Шунгиттердің сорбциялық қасиеттерін зерттеу
КІРІСПЕ 8
1 ӘДЕБИ ШОЛУ 9
1.1 Шунгиттердің сорбент ретінде қолданылуы 9
1.2 Шунгиттік сорбенттердің әртүрлі салаларда қолданылуы 12
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ 18
2.1 Иониттердің физика.химиялық қасиеттерін зерттеу әдістері 18
2.2. Табиғи және модификацияланған сорбенттердің құрылымын
зерттеу әдістері 19
2.3 Табиғи және модификацияланған сорбенттердің сорбциялық қасиеттерін зерттеу 19
3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ТАЛДАУЛАР 21
ҚОРЫТЫНДЫ 38
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР 39
1 ӘДЕБИ ШОЛУ 9
1.1 Шунгиттердің сорбент ретінде қолданылуы 9
1.2 Шунгиттік сорбенттердің әртүрлі салаларда қолданылуы 12
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ 18
2.1 Иониттердің физика.химиялық қасиеттерін зерттеу әдістері 18
2.2. Табиғи және модификацияланған сорбенттердің құрылымын
зерттеу әдістері 19
2.3 Табиғи және модификацияланған сорбенттердің сорбциялық қасиеттерін зерттеу 19
3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ТАЛДАУЛАР 21
ҚОРЫТЫНДЫ 38
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР 39
Ағынды сулардан металл иондарын шығару қазіргі уақытта өзекті мәселе болып отыр, бірінші кезекте өндірістегі бағалы шикізатты регенерациялау, келесі жағынан табиғатты қорғау шараларымен байланысты. Әдеби шолу нәтижелері көрсеткендей, табиғи және ағынды суларды улы элементтерден тазартуда тиімді сорбциялық әдіс болып отыр. Осы бағытта шунгитті материалдарды пайдалану перспективті, себебі ғылым мен техниканың түрлі салаларында сұранысқа ие. Бірақ, табиғи шунгит материалдарының қоры жеткілікті болғанымен, көбінде кемшіліктері болады, осы кемшіліктер барлық салаларда қолдануға шектеу қояды. Сол себептен сорбциялық технологияда табиғи минералдардың модификацияланған формасын қолданған тиімді, себебі, бәсекелестік нарық пен заманауи технологиялық талаптарға сәйкес жаңа ионалмасушылар үлкен эксплуатациялық сипаттамаға ие болуы қажет.
Дистилденген суда карель шунгитінің (1, 2, 3 типті) сілтілендіру кинетикасы тәжірибелік жолмен анықталды. Оттек атмосферасында немесе инертті атмосферада (аргон) ұсақдисперсті шунгитпен байланысатын сулы ерітіндідегі фенолды адсорбциялы-каталитикалық жойылу кинетикасы зерттелді . Scenedesmus quadricauda Bréb мәдени жасыл хлорококко микробалдырына 3 мг/л концентрациядағы калий бихроматы мен 100 г/л шунгиттің әсері зерттелді. Шунгит қатысында Scenedesmus guadricauda өсуі байқалды, ал калий бихромат қатысында өсуідің тарылуы жүргені көрінді. Калий бихроматы мен шунгиттің комбинирленген әсері жағдайында калий бихроматының Scenedesmus guadricauda популяциясына токсикалық әсері жойылады. Scenedesmus guadricauda тез өсуі оның ортасына тек шунгитті қосқанда байқалды, сонымен қатар, фотосинтез, жасушалар саны және шунгит қатысында тірі жасушалардың үлесі артты. Шунгит мәдени ортада біріншіден сорбент ретінде, екіншіден ортаның тотығу-тотықсыздану жағдайын өзгертетін сияқты.
Шунгит қызметі спецификалық болмағандықтан, оны әмбебап зат ретінде түрлі ластайтын заттардан суларды тазартуға болатын қолдануға болады.
Дистилденген суда карель шунгитінің (1, 2, 3 типті) сілтілендіру кинетикасы тәжірибелік жолмен анықталды. Оттек атмосферасында немесе инертті атмосферада (аргон) ұсақдисперсті шунгитпен байланысатын сулы ерітіндідегі фенолды адсорбциялы-каталитикалық жойылу кинетикасы зерттелді . Scenedesmus quadricauda Bréb мәдени жасыл хлорококко микробалдырына 3 мг/л концентрациядағы калий бихроматы мен 100 г/л шунгиттің әсері зерттелді. Шунгит қатысында Scenedesmus guadricauda өсуі байқалды, ал калий бихромат қатысында өсуідің тарылуы жүргені көрінді. Калий бихроматы мен шунгиттің комбинирленген әсері жағдайында калий бихроматының Scenedesmus guadricauda популяциясына токсикалық әсері жойылады. Scenedesmus guadricauda тез өсуі оның ортасына тек шунгитті қосқанда байқалды, сонымен қатар, фотосинтез, жасушалар саны және шунгит қатысында тірі жасушалардың үлесі артты. Шунгит мәдени ортада біріншіден сорбент ретінде, екіншіден ортаның тотығу-тотықсыздану жағдайын өзгертетін сияқты.
Шунгит қызметі спецификалық болмағандықтан, оны әмбебап зат ретінде түрлі ластайтын заттардан суларды тазартуға болатын қолдануға болады.
1. Ахметова К.Ш. Перспективы применения модифицированного шунгита для высокоселективной сорбции золота из цианистых растворов // Известия НАН РК. Сер. хим. –2004.- №6.-С.566-570.
2. Ергожин Е.Е., Акимбаева А.М., Садвакасова А.Б. Оценка сорбционной способности к ионам серебра модифицированного шунгитового концентрата //Изв. Вузов Цв. металлы.- 2003.-№6.-С.52-55.
3. Акимбаева А.М. Сорбция фенола модифицированными шунгитами // Нефтехимия. - 2007. - Т. 47, N 3. - С. 225-229.
4. Ягов В. В. , Ягова И. В. , Васильева О. Ю. и др. Изучение сорбции высокотоксичных ионов тяжелых металлов природными шунгитами. \\Химико-фармацевтический журнал.2008.- Т.42.-С.12-16.
5. Есенова М.Д., Торегожина Ж.Р., Сулейменова О.Я., Куанышбаева Г.Н., Бейсебаев С.А., Ефремов С.А. Использование шунгитового концентата для очистки от ванадия // Вестник КазНУ им. аль-Фараби. Сер. хим. -2004.- № 3.- С. 173-177.
6. Котельников Н.Н. Природная технология очистки воды: шунгит в керамике // Нефтеперераб. и нефтехимия. - 2001.- № 10. - С. 43-44.
7. Патент 2174956 Россия. Способ очистки питьевой воды / Еремеева В.А., Пуртов В.В.; опубл. 20.10.2001, Бюл. № 12. -2 с: ил.
8. Гончаров Г.Н., Котельникова И.В., Сахаров А.Н., Томилова Н.С. Взаимодействие шунгита III А с железистой подземной водой // Вестн. С.-Петебург. ун-та. -1998. -Т.7.- № 4. -С. 60-63.
9. Калюкова Е..Н., Кислова Е.В. Исследование процесса сорбции катионов марганца (ii) на доломите и шунгите // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. -2013. -№13.-С.36-38.
10. Бузаева М. В., Калюкова Е. Н., Климов Е. С.. Сорбционные свойства опоки, доломита и шунгита по отношению к катионам никеля // Известия вузов. Химия и химическая технология. -2010.- Т.53, вып: вып. 6. -С. 40-42.
11. Климов Е. С., Калюкова Е. Н., Бузаева М. В.. Адсорбция сульфат-ионов на природных минералах опоке, доломите и шунгите // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2010. - Т. 53, вып: вып. 7. С. 63-65.
12. Ануфриева С.И., Исаев В.И, Лосев Ю.Н. и др. Шунгитовый сорбционный материал для очистки сточных и оборотных вод//http://alfapol.ru/ochistka-vody-shungitom.
13. Скоробогатова Г.А., Гончаров Г.Н. Ионообменные и адсорбционные свойства карельских шунгитов, контактирующих с водой //Экологическая химия. 2012.-Т.21.-№1.-С.1-16.
14. Даллакян Г.А, Погосян С.И, Ипатова В.И. инактивация токсического действия бихромата калия шунгитом на развитие микроводорослей //Токсикологический вестник.- 2014.-№5.-С.39-45.
15. Кутаров В.В., Тарасевич Ю.И., Аксененко Е.В. Адсорбционный гистерезис для модели щелевидных пор// Журнал физической химии. -2011.-Т.85.-№7.-С.1328-1333.
16. Калюкова Е.Н., Павлова А.В. Сорбционная способность природных фильтрующих материалов по отношению к катионам меди// Вестник сгасу. градостроительство и архитектура.- 2013.-№54(13).-С.39-41.
17. Ши Н. Д., Подольский В. П., Рябова О.В. Очистка поверхностного стока с автомобильной дороги от нефтепродуктов// Научный вестник воронежского государственного архитектурно-строительного университета. строительство и архитектура. -2011.-№4.-С.160-166.
18. Кузьмин В.З., Юрикова С.А. Удаление фенола из технологических потоков производства стирола// Вестник казанского технологического университета.- 2013.-Т.16.-№12. -С.46-48.
19. Калюкова Е. Н., Иванская Н. Н. Адсорбционные свойства некоторых природных сорбентов по отношению к катионам хрома(III)// Сорбционные и хроматографические процессы.-2011.- Т.11.- №4.- С.496-501.
20. Ефремова С.В., Ефремов С.А., Исаева А.К., Атабаева А.М., Наурызбаев М.К.Изучение сорбции тяжелых металлов дрожжевыми клетками, иммобилизованными на шунгитовом сорбенте // Вестн. КазНУ им. аль-Фараби. Сер. хим. -2003.- № 3.-С. 115-119.
21. Садвакасова А.Б., Акимбаева А.М., Ергожин Е.Е. Аниониты на основе шунгита. // Тезисы докл. респ. конф. молодых ученых Алматы. Ихн,2003.-19 с.
22. Акимбаева А.М., Ергожин Е.Е., Садвакасова А.Б. Закономерности сорбции ионов серебра на казахстанских шунгитах и его модифицированных формах // Изв. Вузов Цв. металлы. -2004.№3.- С.53-55.
23. Голдовская-Перистая Л.Ф., Перистый В.А., Канищева А.В., Королькова С.В. О возможности использования природных материалов глины и шунгита для устранения повышенной жесткости питьевой воды \\ Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. № 12.-Т.- 15.- 2010.- С.125-129.
24. Крылов, И. О. Регенерация шунгитовых сорбентов, содержащих нефтепродукты, адсорбированные из водных растворов [Текст] / И. О. Крылов, А. В. Крылова // Нефтехимия. -2008.- Т. 48, N 3. - С. 224-230.
25. Ефремова С.В., Ефремов С.А., Исаева А.К., Атабаева А.М., Наурызбаев М.К.Изучение сорбции тяжелых металлов дрожжевыми клетками, иммобилизованными на шунгитовом сорбенте // Вестн. КазНУ им. аль-Фараби. Сер. хим. - 2003. № 3. - С. 115-119
26. Шека Е. Ф., Рожкова Н. Н. Шунгит - природная кладовая наноразмерного восстановленного оксида графена //Радиоэлектроника. наносистемы. информационные технологии. -2014.-Т.6.-№1.-С.3-17.
27. Корнев Ю.В., Яновский Ю.Г., Бойко О.В., Семенов Н.А., Чиркунова С.В. Исследование влияния дисперсности минерала шунгит на комплекс свойств эластомерных материалов на основе бутадиен-стирольного каучука // Каучук и резина.-2012.-№5.-С.17-22.
28. Тюльнин Д. В. Высокодисперсный шунгит как наполнитель износостойких композиционных материалов// Научный вестник московского государственного горного университета.- 2012.- № 2.-С.89-92.
29. Мосин О., Игнатов И. Минерал шунгит. структура и свойства //Наноиндустрия. -2013.-№3-41.-С.32-39.
30. Колмаков А.Г., Витязь П.А., Хейфец М.Л. Анализ минералов шунгита на микрои мезоструктурных уровнях после обработки в условиях высоких температур и давлений //Известия высших учебных заведений. серия: химия и химическая технология.-2013.-Т.56.№5.- С.23-26.
31. Голубев Е.А. Электрофизические свойства и структурные особенности шунгита (природного наноструктурированного углерода)// Физика твердого тела.- 2013.-№5.-С.995-1002.
32. Кузьменко A.П., Емельянов В.М., Дрейзин В.Е. Углеродные наноструктурные образования из шунгита // Известия юго-западного государственного университета.-2012.- №2-1. -С.96-102.
33. Пономарев А.П., Подколзин И.В., Амелин В.Г. Макро-, микрои ультрамикроэлементы в экстрактах из природного нанотехнологического минерала – шунгита// Прикладная аналитическая химия.-2012.-Т.3.-№2(8). С.52-59.
34. Игнатов И. Состав и структурные свойства природного фуллеренсодержащего минерала шунгита. математическая модель взаимодействия шунгита с молекулами воды// Интернет-журнал науковедение. -2014.-№2.-С.114-118.
35. Кравченко Е.С., Полдушов М.А., Потапов Е.Э. идр. Изучение смачиваемости шунгита (карелита) латексом нк и влияния данного параметра на некоторые технологические свойства таких композиций// Каучук и резина.- 2014.-№2.-С.44-47.
36. Белоусова Е. С., Лыньков Л. М. Исследования спектрально-поляризационных свойств порошкообразного шунгита после термической обработки // Труды МАИ.-2014.-№76.-С.15-20.
37. Глебова Ю.А., Шершнев В.А., Резниченко С.В., Пыжонкова В.В. Действие шунгита как активатора серной вулканизации этиленпропилендиеновых каучуков в наполненных техническим углеродом композициях // Каучук и резина.-2013.-№1.-С.9-12.
38. Панасюгин А.С., Цыганов А.Р., Григорьев С.В. и др. Оценка возможности использования шунгита зажогинского месторождения в металлургии // Литье и металлургия.- 2013.-№3(71).- С.33-35.
39. Астахова Е.А., Хоанг К. Б., Шершнев В.А. и др. Сравнение адсорбционных свойств оксида цинка и шунгита в связи с их действием в качестве активаторов серной вулканизации // Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова.-2012. -Т.7.- №4.- С.88-95.
40. Лукутцова Н.П., Пыкин А.А., Дегтерев Е.В. и др. Анализ влияния параметров ультразвукового диспергирования на размер, устойчивость, морфологию и состав частиц наномодификатора для бетона на основе шунгита // Строительство и реконструкция.-2013. -№5(49).-С.62-72.
41. Береза И.Г., Кучинская А.А., Петросян Е.И. Сорбционная доочистка судовых нефтесодержащих вод// Транспорт российской федерации.-2012.-№2(39).-С.58-59.
42. Рожкова В. С., Ковалевский В. В., Кочнева И. В. и др. О возможности использования шунгитовых пород карелии в водоподготовке// Горный журнал. -2012.-№5.-С.64-67.
43. Юшина Т.И., Рафиенко В.А. Технология переработки шунгитовых пород с получением дисперсных шунгитовых концентратов высокого качества// Горный журнал.- 2013.-№10.-С.94-97.
44. Мусина У. Ш. Коксуские шунгитистые породы в процессах обеспечения экологического равновесия// Известия санкт-петербургского государственного технологического института (технического университета). 2014. -№23.-С.79-83.
45. Волкова Е.Р. Композиционные материалы на основе полиуретана, модифицированного тонкодисперсным шунгитовым наполнителем// Материаловедение.- 2014.-№9.-С.38-43.
46. Каманина Н.В. К вопросу о тенденции альтернативного использования био-объектов наряду и взамен нано-объектов при исследовании оптических свойств материалов// Международный научно-исследовательский журнал.-2015.-№1(32). -С.12-16.
47. Пыкин А.А., Лукутцова Н.П., Калугин А.А. Влияние органоминеральных наномодификаторов на основе шунгита на структуру и прочность керамического камня// вестник белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2015.-№1.-С.50-55.
48. Казанкапова М. К., Бекжанова А.Ж. Изучение физико-химических характеристик шунгитовых пород с бакырчикского и карельского месторождений// Технические науки - от теории к практике. -2012.-№9.-С.122-129.
49. Петрова О. А., Перемитина С. В., Сакошев А. К. Удобрение из осадков сточных вод шунгитистого сырья// Экологический вестник россии. 2014.-№9.-С.42-45.
50. Хромушин В.А., Честнова Т.В., Платонов В.В., Хадарцев А.А., Киреев С.С. Шунгиты, как природная нанотехнология (обзор литературы)// Вестник новых медицинских технологий. электронное изданиe.- 2014. -Т.8.-№1.-С.162-180.
51. Ефремова С.В., Колесников Б.Я., Ефремов С.А. Новый усиливающий наполнитель для производства резин //Вестн. КазГУ им. аль-Фараби. Сер. хим.–1995.–№2.–С.45-54.
52. Полянский Н.Г. Методы исследования ионитов.–Москва: Химия, 1976.–208 с.
53. Казанцев Е.И., Пахолков В.С., Кокошко З.Ю., Чупахин О.Н. Ионообменные материалы их синтез и свойства. –Свердловск: Наука, 1969.–48 с.
54. Ефремов С.А. Шунгитовый концентрат - комплексное сырье для электротермических процессов. Дис. на соиск. уч. степени канд.хим. наук:. 05.17.01. – Алматы: КазНУ им. аль-Фараби, 2000.–120 с.
55. Тарковская И.А. Окисленный уголь.–Киев: Наука, 1981.–197с.
56. Фрумкин А.Н.-В кн.:Поверхностные химические соединения и их роль в явлениях адсорбции. Изд-во Московского ун-та. М., 1957.-С.53-58.
57. Пузий А.М., Поддубная О.И., Ставицкая С.С. Кислотно-основные свойства углеродных адсорбентов, определенные методом потенциометрического титрования //Журн. прикл. химии.–2004.–Т.77, вып.8.–С.1279-1283.
58. Сыч Н.В., Картель Н.Т., Стрелко В.В., Денисович В.А., Зайцев Ю.П. Композиционные сорбирующие материалы на основе пористых углеродных порошков //Журн. прикл. химии.–2004.–Т.77, вып.2.–С.210-213.
59. Тарковская И.А., Томашевская А.Н., Рыбаченко В.И., Чотий К.Ю. Исследование химической природы активных углей методом ИК-спектроскопии //Адсорбция и адсорбенты.-1980.-Вып.8.-С.43-48.
60. А. С. 1581693. СССР. Способ получения катионита. /А.В. Стадник, Т.А. Дмитрук, А.В. Бондаренко и др.;Опубл. 30.07.90, Бюл. №28.-3с: ил.
61. Симанова С.А., Лысенко А.А., Бурмистрова Н.М. Сорбционное извлечение золота из растворов хлорокомплексов новым углеродным сорбентом //Журн. прикл. химии.–1998.–Т.71, вып.1.–С.50-54.
62. Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. – Ленинград: Химия, 1984.–215с.
63. Пятницкий И.В., Сухан В.В. Аналитическая химия серебра. – Москва: Наука, 1975.–264 с.
64. Пришибл Р. Аналитические применения этилендиаминтетрауксусной кислоты и родственных соединений.–Москва: Наука, 1975.–532с.
2. Ергожин Е.Е., Акимбаева А.М., Садвакасова А.Б. Оценка сорбционной способности к ионам серебра модифицированного шунгитового концентрата //Изв. Вузов Цв. металлы.- 2003.-№6.-С.52-55.
3. Акимбаева А.М. Сорбция фенола модифицированными шунгитами // Нефтехимия. - 2007. - Т. 47, N 3. - С. 225-229.
4. Ягов В. В. , Ягова И. В. , Васильева О. Ю. и др. Изучение сорбции высокотоксичных ионов тяжелых металлов природными шунгитами. \\Химико-фармацевтический журнал.2008.- Т.42.-С.12-16.
5. Есенова М.Д., Торегожина Ж.Р., Сулейменова О.Я., Куанышбаева Г.Н., Бейсебаев С.А., Ефремов С.А. Использование шунгитового концентата для очистки от ванадия // Вестник КазНУ им. аль-Фараби. Сер. хим. -2004.- № 3.- С. 173-177.
6. Котельников Н.Н. Природная технология очистки воды: шунгит в керамике // Нефтеперераб. и нефтехимия. - 2001.- № 10. - С. 43-44.
7. Патент 2174956 Россия. Способ очистки питьевой воды / Еремеева В.А., Пуртов В.В.; опубл. 20.10.2001, Бюл. № 12. -2 с: ил.
8. Гончаров Г.Н., Котельникова И.В., Сахаров А.Н., Томилова Н.С. Взаимодействие шунгита III А с железистой подземной водой // Вестн. С.-Петебург. ун-та. -1998. -Т.7.- № 4. -С. 60-63.
9. Калюкова Е..Н., Кислова Е.В. Исследование процесса сорбции катионов марганца (ii) на доломите и шунгите // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. -2013. -№13.-С.36-38.
10. Бузаева М. В., Калюкова Е. Н., Климов Е. С.. Сорбционные свойства опоки, доломита и шунгита по отношению к катионам никеля // Известия вузов. Химия и химическая технология. -2010.- Т.53, вып: вып. 6. -С. 40-42.
11. Климов Е. С., Калюкова Е. Н., Бузаева М. В.. Адсорбция сульфат-ионов на природных минералах опоке, доломите и шунгите // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2010. - Т. 53, вып: вып. 7. С. 63-65.
12. Ануфриева С.И., Исаев В.И, Лосев Ю.Н. и др. Шунгитовый сорбционный материал для очистки сточных и оборотных вод//http://alfapol.ru/ochistka-vody-shungitom.
13. Скоробогатова Г.А., Гончаров Г.Н. Ионообменные и адсорбционные свойства карельских шунгитов, контактирующих с водой //Экологическая химия. 2012.-Т.21.-№1.-С.1-16.
14. Даллакян Г.А, Погосян С.И, Ипатова В.И. инактивация токсического действия бихромата калия шунгитом на развитие микроводорослей //Токсикологический вестник.- 2014.-№5.-С.39-45.
15. Кутаров В.В., Тарасевич Ю.И., Аксененко Е.В. Адсорбционный гистерезис для модели щелевидных пор// Журнал физической химии. -2011.-Т.85.-№7.-С.1328-1333.
16. Калюкова Е.Н., Павлова А.В. Сорбционная способность природных фильтрующих материалов по отношению к катионам меди// Вестник сгасу. градостроительство и архитектура.- 2013.-№54(13).-С.39-41.
17. Ши Н. Д., Подольский В. П., Рябова О.В. Очистка поверхностного стока с автомобильной дороги от нефтепродуктов// Научный вестник воронежского государственного архитектурно-строительного университета. строительство и архитектура. -2011.-№4.-С.160-166.
18. Кузьмин В.З., Юрикова С.А. Удаление фенола из технологических потоков производства стирола// Вестник казанского технологического университета.- 2013.-Т.16.-№12. -С.46-48.
19. Калюкова Е. Н., Иванская Н. Н. Адсорбционные свойства некоторых природных сорбентов по отношению к катионам хрома(III)// Сорбционные и хроматографические процессы.-2011.- Т.11.- №4.- С.496-501.
20. Ефремова С.В., Ефремов С.А., Исаева А.К., Атабаева А.М., Наурызбаев М.К.Изучение сорбции тяжелых металлов дрожжевыми клетками, иммобилизованными на шунгитовом сорбенте // Вестн. КазНУ им. аль-Фараби. Сер. хим. -2003.- № 3.-С. 115-119.
21. Садвакасова А.Б., Акимбаева А.М., Ергожин Е.Е. Аниониты на основе шунгита. // Тезисы докл. респ. конф. молодых ученых Алматы. Ихн,2003.-19 с.
22. Акимбаева А.М., Ергожин Е.Е., Садвакасова А.Б. Закономерности сорбции ионов серебра на казахстанских шунгитах и его модифицированных формах // Изв. Вузов Цв. металлы. -2004.№3.- С.53-55.
23. Голдовская-Перистая Л.Ф., Перистый В.А., Канищева А.В., Королькова С.В. О возможности использования природных материалов глины и шунгита для устранения повышенной жесткости питьевой воды \\ Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. № 12.-Т.- 15.- 2010.- С.125-129.
24. Крылов, И. О. Регенерация шунгитовых сорбентов, содержащих нефтепродукты, адсорбированные из водных растворов [Текст] / И. О. Крылов, А. В. Крылова // Нефтехимия. -2008.- Т. 48, N 3. - С. 224-230.
25. Ефремова С.В., Ефремов С.А., Исаева А.К., Атабаева А.М., Наурызбаев М.К.Изучение сорбции тяжелых металлов дрожжевыми клетками, иммобилизованными на шунгитовом сорбенте // Вестн. КазНУ им. аль-Фараби. Сер. хим. - 2003. № 3. - С. 115-119
26. Шека Е. Ф., Рожкова Н. Н. Шунгит - природная кладовая наноразмерного восстановленного оксида графена //Радиоэлектроника. наносистемы. информационные технологии. -2014.-Т.6.-№1.-С.3-17.
27. Корнев Ю.В., Яновский Ю.Г., Бойко О.В., Семенов Н.А., Чиркунова С.В. Исследование влияния дисперсности минерала шунгит на комплекс свойств эластомерных материалов на основе бутадиен-стирольного каучука // Каучук и резина.-2012.-№5.-С.17-22.
28. Тюльнин Д. В. Высокодисперсный шунгит как наполнитель износостойких композиционных материалов// Научный вестник московского государственного горного университета.- 2012.- № 2.-С.89-92.
29. Мосин О., Игнатов И. Минерал шунгит. структура и свойства //Наноиндустрия. -2013.-№3-41.-С.32-39.
30. Колмаков А.Г., Витязь П.А., Хейфец М.Л. Анализ минералов шунгита на микрои мезоструктурных уровнях после обработки в условиях высоких температур и давлений //Известия высших учебных заведений. серия: химия и химическая технология.-2013.-Т.56.№5.- С.23-26.
31. Голубев Е.А. Электрофизические свойства и структурные особенности шунгита (природного наноструктурированного углерода)// Физика твердого тела.- 2013.-№5.-С.995-1002.
32. Кузьменко A.П., Емельянов В.М., Дрейзин В.Е. Углеродные наноструктурные образования из шунгита // Известия юго-западного государственного университета.-2012.- №2-1. -С.96-102.
33. Пономарев А.П., Подколзин И.В., Амелин В.Г. Макро-, микрои ультрамикроэлементы в экстрактах из природного нанотехнологического минерала – шунгита// Прикладная аналитическая химия.-2012.-Т.3.-№2(8). С.52-59.
34. Игнатов И. Состав и структурные свойства природного фуллеренсодержащего минерала шунгита. математическая модель взаимодействия шунгита с молекулами воды// Интернет-журнал науковедение. -2014.-№2.-С.114-118.
35. Кравченко Е.С., Полдушов М.А., Потапов Е.Э. идр. Изучение смачиваемости шунгита (карелита) латексом нк и влияния данного параметра на некоторые технологические свойства таких композиций// Каучук и резина.- 2014.-№2.-С.44-47.
36. Белоусова Е. С., Лыньков Л. М. Исследования спектрально-поляризационных свойств порошкообразного шунгита после термической обработки // Труды МАИ.-2014.-№76.-С.15-20.
37. Глебова Ю.А., Шершнев В.А., Резниченко С.В., Пыжонкова В.В. Действие шунгита как активатора серной вулканизации этиленпропилендиеновых каучуков в наполненных техническим углеродом композициях // Каучук и резина.-2013.-№1.-С.9-12.
38. Панасюгин А.С., Цыганов А.Р., Григорьев С.В. и др. Оценка возможности использования шунгита зажогинского месторождения в металлургии // Литье и металлургия.- 2013.-№3(71).- С.33-35.
39. Астахова Е.А., Хоанг К. Б., Шершнев В.А. и др. Сравнение адсорбционных свойств оксида цинка и шунгита в связи с их действием в качестве активаторов серной вулканизации // Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова.-2012. -Т.7.- №4.- С.88-95.
40. Лукутцова Н.П., Пыкин А.А., Дегтерев Е.В. и др. Анализ влияния параметров ультразвукового диспергирования на размер, устойчивость, морфологию и состав частиц наномодификатора для бетона на основе шунгита // Строительство и реконструкция.-2013. -№5(49).-С.62-72.
41. Береза И.Г., Кучинская А.А., Петросян Е.И. Сорбционная доочистка судовых нефтесодержащих вод// Транспорт российской федерации.-2012.-№2(39).-С.58-59.
42. Рожкова В. С., Ковалевский В. В., Кочнева И. В. и др. О возможности использования шунгитовых пород карелии в водоподготовке// Горный журнал. -2012.-№5.-С.64-67.
43. Юшина Т.И., Рафиенко В.А. Технология переработки шунгитовых пород с получением дисперсных шунгитовых концентратов высокого качества// Горный журнал.- 2013.-№10.-С.94-97.
44. Мусина У. Ш. Коксуские шунгитистые породы в процессах обеспечения экологического равновесия// Известия санкт-петербургского государственного технологического института (технического университета). 2014. -№23.-С.79-83.
45. Волкова Е.Р. Композиционные материалы на основе полиуретана, модифицированного тонкодисперсным шунгитовым наполнителем// Материаловедение.- 2014.-№9.-С.38-43.
46. Каманина Н.В. К вопросу о тенденции альтернативного использования био-объектов наряду и взамен нано-объектов при исследовании оптических свойств материалов// Международный научно-исследовательский журнал.-2015.-№1(32). -С.12-16.
47. Пыкин А.А., Лукутцова Н.П., Калугин А.А. Влияние органоминеральных наномодификаторов на основе шунгита на структуру и прочность керамического камня// вестник белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2015.-№1.-С.50-55.
48. Казанкапова М. К., Бекжанова А.Ж. Изучение физико-химических характеристик шунгитовых пород с бакырчикского и карельского месторождений// Технические науки - от теории к практике. -2012.-№9.-С.122-129.
49. Петрова О. А., Перемитина С. В., Сакошев А. К. Удобрение из осадков сточных вод шунгитистого сырья// Экологический вестник россии. 2014.-№9.-С.42-45.
50. Хромушин В.А., Честнова Т.В., Платонов В.В., Хадарцев А.А., Киреев С.С. Шунгиты, как природная нанотехнология (обзор литературы)// Вестник новых медицинских технологий. электронное изданиe.- 2014. -Т.8.-№1.-С.162-180.
51. Ефремова С.В., Колесников Б.Я., Ефремов С.А. Новый усиливающий наполнитель для производства резин //Вестн. КазГУ им. аль-Фараби. Сер. хим.–1995.–№2.–С.45-54.
52. Полянский Н.Г. Методы исследования ионитов.–Москва: Химия, 1976.–208 с.
53. Казанцев Е.И., Пахолков В.С., Кокошко З.Ю., Чупахин О.Н. Ионообменные материалы их синтез и свойства. –Свердловск: Наука, 1969.–48 с.
54. Ефремов С.А. Шунгитовый концентрат - комплексное сырье для электротермических процессов. Дис. на соиск. уч. степени канд.хим. наук:. 05.17.01. – Алматы: КазНУ им. аль-Фараби, 2000.–120 с.
55. Тарковская И.А. Окисленный уголь.–Киев: Наука, 1981.–197с.
56. Фрумкин А.Н.-В кн.:Поверхностные химические соединения и их роль в явлениях адсорбции. Изд-во Московского ун-та. М., 1957.-С.53-58.
57. Пузий А.М., Поддубная О.И., Ставицкая С.С. Кислотно-основные свойства углеродных адсорбентов, определенные методом потенциометрического титрования //Журн. прикл. химии.–2004.–Т.77, вып.8.–С.1279-1283.
58. Сыч Н.В., Картель Н.Т., Стрелко В.В., Денисович В.А., Зайцев Ю.П. Композиционные сорбирующие материалы на основе пористых углеродных порошков //Журн. прикл. химии.–2004.–Т.77, вып.2.–С.210-213.
59. Тарковская И.А., Томашевская А.Н., Рыбаченко В.И., Чотий К.Ю. Исследование химической природы активных углей методом ИК-спектроскопии //Адсорбция и адсорбенты.-1980.-Вып.8.-С.43-48.
60. А. С. 1581693. СССР. Способ получения катионита. /А.В. Стадник, Т.А. Дмитрук, А.В. Бондаренко и др.;Опубл. 30.07.90, Бюл. №28.-3с: ил.
61. Симанова С.А., Лысенко А.А., Бурмистрова Н.М. Сорбционное извлечение золота из растворов хлорокомплексов новым углеродным сорбентом //Журн. прикл. химии.–1998.–Т.71, вып.1.–С.50-54.
62. Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. – Ленинград: Химия, 1984.–215с.
63. Пятницкий И.В., Сухан В.В. Аналитическая химия серебра. – Москва: Наука, 1975.–264 с.
64. Пришибл Р. Аналитические применения этилендиаминтетрауксусной кислоты и родственных соединений.–Москва: Наука, 1975.–532с.
Қазақстан Республикасынын білім және ғылым министрлігі
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Химия және химиялық технология факультеті
Балтабай Асылым Асқарқызы
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
ШУНГИТТЕРДІҢ СОРБЦИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ
Алматы 2015
Қазақстан Республикасынын білім және ғылым министрлігі
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Химия және химиялық технология факультеті
Қорғауға жіберілді
______________ 2015 ж.
Химиялық физика және материалтану
Кафедрасының менгерушісі
х.ғ.к., ___________М.І.Төлепов
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: ШУНГИТТЕРДІҢ СОРБЦИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ
Мамандығы: 5В060600 - Химия
Орындаған: А. Балтабай
Ғылыми жетекші х.ғ.д., А.М.Акимхан
Норма бақылаушы Б.У.Рахимова
Алматы, 2015
РЕФЕРАТ
Диполом жұмысы 43 беттен, 2 кестеден, 9 суреттен, 64 әдебиет
көздерінен тұрады.
Кілт сөздер: ШУНГИТ, ҚҰРЫЛЫМ, СОРБЦИЯ, СОРБЕНТ, КОМПЛЕКСТҮЗУШІ
Зерттеу обьектісі табиғи және модифицирленген шунгит формалары .
Жұмыстың мақсаты: табиғи шунгиттің және оның модификацияланған түріның
түрлі жағдайларда мыс және күміс иондарын комплекстүзушілер қатысында және
қатысынсыз сорбциялық қасиеттерін зерттеп, салыстыру.
Табиғи шунгитті тиомочевинамен модификациялағанда, бастапқы үлгімен
салыстырғанда мыс (ІІ) ионын шығару дәрежесінің артуына алып келеді. Күміс
ионының сорбциясының кинетикалық параметрлеріне фаза әрекеттесуінің уақыты,
комплекстүзушілер және концентрациялары тәуелді. Күміс ионын шығару
дәрежесі қатар бойынша артады: Na2ЭДТА NH4OH Na2S2O3 (NH2)2CS.
Алынған нәтижелер сәйкес күміс комплекстерінің тұрақтылық константасымен
сәйкестендірілген. Алынған мәліметтер күміс комплексінің тұрақтылық
константасына сәйкес. Модельді және өндірістік ерітінділерден күміс ионын
шунгит концентратында, КУ-1, клиноптилолитті сорбенттерде шығару сорбциясы
жүргізілді. Шығару дәрежесі ең жоғары КУ-1 сорбентінде. Жұмыста қолданылған
сорбенттердің ешқайсысы фотозертхана қалдығындағы күміс иондарын жеткілікті
мөлшерде сорбуциялай алмайды.
РЕФЕРАТ
Дипломная работа состоит из 43 станиц, 7 рисунок, 4 таблиц, 64
источника
Ключевые слова: ШУНГИТ, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ОБРАЗЕЦ, СТРУКТУРА, СОРБЦИЯ,
ИЗВЛЕЧЕНИЕ, СОРБЕНТ, КОМПЛЕКСООБРАЗОВАТЕЛЬ.
Объектом исследования являются природные и модифицированные формы
шунгита.
Целью работы является сравнительное исследование сорбционных свойств
природного шунгита и его модифицированных форм в зависимости от различных
условий по отношению к ионам меди и серебра в отсутствии и наличии
комплексообразователей.
В процессе исследования показано, что модификация шунгитов
тиомочевиной повышает их сорбционные свойства по ионам меди. Установлено,
что при сорбции ионов серебра из модельных растворов шунгитовым
концентратом в присутствии комплексообразователей улучшается кинетика
процесса независимо от их природы, а степень извлечения увеличивается в
ряду: Na2ЭДТА NН4ОНNa2S2O3 (NН2)2CS. При сравнительном исследовании
исходного сорбента, клиноптилолита и КУ-1 найдено, что сорбция ионов
серебра из модельных и промышленных растворов наиболее эффективно протекает
на промышленном катионите.
ABSTRACT
Details on the amount of work: Diploma thesis consists of 43 pages,7
figures, 4 tables, 64 references.
Keywords: SHUNGIT, ACTIVATION, MODIFICATION, STRUCTURE, SORBENT.
Object of research are the natural and modified forms of a shungit
The purpose of work is comparative research of sorption properties of a
natural shungit and its modified forms depending on various conditions in
relation to ions of copperand silver in absence and existence of
kompleksoobrazovatel.
In the course of research it is shown that modification of shungit
tiomocheviny increases their sorption properties on copper ions. It is
established that at sorption of ions of silver from model solutions a
shungitovy concentrate in the presence of kompleksoobrazovatel the process
kinetics irrespective of their nature improves, and extent of extraction
increases among: Na2ЭДТА NН4ОНNa2S2O3 (NН2)2CS. At comparative research
of an initial sorbent, klinoptilolit and KU-1 it is found that sorption of
ions of silver from model and industrial solutions most effectively
proceeds on an industrial kationit
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 8
1 ӘДЕБИ ШОЛУ 9
1.1 Шунгиттердің сорбент ретінде қолданылуы 9
1.2 Шунгиттік сорбенттердің әртүрлі салаларда қолданылуы 12
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ 18
2.1 Иониттердің физика-химиялық қасиеттерін зерттеу әдістері 18
2.2. Табиғи және модификацияланған сорбенттердің құрылымын 19
зерттеу әдістері
2.3 Табиғи және модификацияланған сорбенттердің сорбциялық 19
қасиеттерін зерттеу
3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ТАЛДАУЛАР 21
ҚОРЫТЫНДЫ 38
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР 39
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
Ш- шунгит
СОЕ – статистикалық ауыстыру сыйымдылығы
СЕ – сорбциялық сыйымдылық
ИКС - инфрақызыл спектроскопия
Т – температура, оС
t - уақыт, сағат
С- концентрация, %
R – шығару дәрежесі, %
pK( – функционалдық топтардың диссоциация константасы
( - белсенді топтардың бейтараптау дәрежесі
(- толқын ұзындығы, нм
(- жиілік, см-1
КУ-1, КУ-2- өндірістік сульфокатиондар
КІРІСПЕ
Ағынды сулардан металл иондарын шығару қазіргі уақытта өзекті мәселе
болып отыр, бірінші кезекте өндірістегі бағалы шикізатты регенерациялау,
келесі жағынан табиғатты қорғау шараларымен байланысты. Әдеби шолу
нәтижелері көрсеткендей, табиғи және ағынды суларды улы элементтерден
тазартуда тиімді сорбциялық әдіс болып отыр. Осы бағытта шунгитті
материалдарды пайдалану перспективті, себебі ғылым мен техниканың түрлі
салаларында сұранысқа ие. Бірақ, табиғи шунгит материалдарының қоры
жеткілікті болғанымен, көбінде кемшіліктері болады, осы кемшіліктер барлық
салаларда қолдануға шектеу қояды. Сол себептен сорбциялық технологияда
табиғи минералдардың модификацияланған формасын қолданған тиімді, себебі,
бәсекелестік нарық пен заманауи технологиялық талаптарға сәйкес жаңа
ионалмасушылар үлкен эксплуатациялық сипаттамаға ие болуы қажет.
Дистилденген суда карель шунгитінің (1, 2, 3 типті) сілтілендіру
кинетикасы тәжірибелік жолмен анықталды. Оттек атмосферасында немесе
инертті атмосферада (аргон) ұсақдисперсті шунгитпен байланысатын сулы
ерітіндідегі фенолды адсорбциялы-каталитикалық жойылу кинетикасы зерттелді
. Scenedesmus quadricauda Bréb мәдени жасыл хлорококко микробалдырына 3
мгл концентрациядағы калий бихроматы мен 100 гл шунгиттің әсері
зерттелді. Шунгит қатысында Scenedesmus guadricauda өсуі байқалды, ал калий
бихромат қатысында өсуідің тарылуы жүргені көрінді. Калий бихроматы мен
шунгиттің комбинирленген әсері жағдайында калий бихроматының Scenedesmus
guadricauda популяциясына токсикалық әсері жойылады. Scenedesmus
guadricauda тез өсуі оның ортасына тек шунгитті қосқанда байқалды, сонымен
қатар, фотосинтез, жасушалар саны және шунгит қатысында тірі жасушалардың
үлесі артты. Шунгит мәдени ортада біріншіден сорбент ретінде, екіншіден
ортаның тотығу-тотықсыздану жағдайын өзгертетін сияқты.
Шунгит қызметі спецификалық болмағандықтан, оны әмбебап зат ретінде
түрлі ластайтын заттардан суларды тазартуға болатын қолдануға болады [
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Шунгиттердің сорбент ретінде қолданылуы
Қазіргі таңда ерекше танымалдылықты жаңа және қол жетімді шикізат көзін
табу және олардың негізінде табиғи көміртекқұрамды материалдарды қолданып
сорбциялық технология ойлап табу болып табылады. Сонғысы есебінде шунгит
тұқымдастарын қолдану. Оған деген комплексті пайдалы қазбалары ретінде
қызығушылықтың тууы оның жан жақты зерттеуіне жол ашады.
Алтынқұрамды өндірістік цианды ерітінділерінің құрамы мен құрылымына
тәуелді диминералданған және активтелген шунгиттердің сорбциялық қасиеттері
зерттелген [1]. Алтын иондары бойынша модификацияланған шунгиттердің
сорбциялық және кинетикалық қасиеттері олардағы көміртектің болуымен,
меншікті беттік ауданмен, алтын және көпкомпонентті ерітінділердегі цианид
иондарының концентрацияларымен анықталады. Модифицирленген жоғарыкөміртекті
шунгит өзінің сорбциялық қасиетімен кокос жаңғағынан жасалған активті
көмірден асып кетеді.
Күміс ионын ерітіндіден шунгит концентратымен сіңіру дәрежесінің
фазаның әрекеттесу уақытына тәуелділігі зерттелген [2]. Кинетика үдерісін
зерттеу мынаған алып келді сорбент: ерітінді қатынасы = 1:100 және
сорбенттің ерітіндімен байланысу уақытының ауытқуы 30 минуттан 95 сағат
арасы. Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, тепе – теңдікке жету уақыты 60
сағатты құрады, сіңіру(шығару) дәрежесі 89 % құрайды. Комплекстүзушілерді
енгізу металл иондардың байланысуын 45 сағатқа қысқартады. Күміс иондарының
сорбциялық дәрежесі қатар бойынша өседі: Na2ЭДТА NH4OH Na2S2O3
(NH4)2CS. Алынған мәліметтер металл комплекстерінің тұрақтылық
константаларымен сәйкес келеді [2].
Шунгиттің сорбциялық қасиеттері және оның үлгідегі көміртектің
құрамына, ерітіндідегі фенолдың концентрациясы мен органикалық қоспалар
құрамына тәуелді фенол бойынша аминделген формасы зерттелді. Амин
топтарымен шунгит бетін модификациялау жаңа сорбциялық орталықтардың пайда
болуына және кеуектердің өзгеруіне алып келеді, ол фенолды ерітінділерді
тиімді тазартуын қамтамасыз етеді [3].
Шунгитте статистикалық жағдайларда Hg, Tl, Pb сорциясы зерттелді.
Hg (II) сорбциялық орталығы сорбенттің көміртекті қаңқасында шоғырланған,
тиімді сорбция әуелі күшті қышқылды ерітінділерде де байқалады. Басқа
металдар үшін сорбция орталықтары шунгиттің минералды бөлігімен байланысты
немесе біртекті қорытынды жасау мүмкін емес [4].
Шунгитті сорбенттерді қолдана отырып, ванадий бар сулы ерітінділерді
сорбциялық тазалаудың нәтижелері келтірілген [5]. Сорбция үдерісінің
оптималды сорциялық сипаттамалары араластыру ұзақтылығына, қатты және сұйық
фазалардың қатынастары, ерітіндінің рН, ерітіндідегі V2O5 концентрациясы,
ағынды судың тұз құрамына тәуелді. Ион металдарының сандық шығарылуы қышқыл
облысында байқалады және ванадийдің сорбция изотермасы классикалы Фрейндлих
теңдеуімен сипатталуы мүмкін.
Шунгит қабілетін ішетін судағы бос радикалдар мен зиян қоспалардан
тазартудың табиғи технологиясын жаңартуда қолдануға болады [6]. Көміртекті
минералдар мен доломиттің ерекше физика-химиялық қасиеттерінің арқасында су
ауыр металдар ионынан, бояғыш заттардан тазартады және рН көрсеткіші
реттеледі. Модельді құралдың корпусы ретінде керамиканы пайдалану судағы
оттекті активтейді, ол өз кезегінде бос радикалды бөлшектерін инактивтеуін
қамтамасыз етеді. Суда активті оттектің болуы шірігіш бактериялардың өсуін
тоқтатады.
Ішетін суды тазарту жолы жасалды, ол табиғи минералдарды цеолит, кварц
және шунгитті бөлшектеп суды осылар арқылы өткізу [7]. Судың шығымы 0,2-0,5
л мин, минералдардың көлем бойында теңдік қатынасында. Минералдардың
орналасу кезектігі жоқ. Алынған үш қабатты фильтр, бір қабаты табиғи
кристалдық кварц, ол суды зиян химиялық заттардан, ауыр металдардың иондары
мен микроағзалардан тазалайды.
Мономерлі және димерлі форма құрамында Fe (III) ионы болатын жер асты
сумен шунгиттің әрекеттесу механизмін, гидролиз өнімдерінің, сонымен қатар,
полимерлі бөлшектердің тепе-теңдігін зерттеуде [8].Түйіршікті минералды
қабатшалар арқылы жер асты суларын сүзу үдерісінде судың рН көрсеткіші
төмендейді. Судағы Fe3+ концентрациясының төмен болған жағдайында және сүзу
жылдамдығы жоғары болған кезде темірдің жұқа дисперсті гидроксиді дәнектер
бетінде десорбцияланады. Металл иондарының жұтылуы судағы оның
концентрациясының жоғары болғанында және сүзу жылдамдығы төмен болған
жағдайда жүреді. Минералды 400оС 2 сағат бойы термоөңдеуден өткізу оның
адсорбциялық қасиетін жақсартады. Үдеріс механизмі анықталды, ол Fe (III)
полимерлі бөлшектерінің дәнек көлеміндегі беттік кеуектермен
адсорбциялануымен түсіндіріледі. Доломит әгі арқылы сүзілетін судың рН
алдын ала көтеріп, термоөңделген сорбентпен суды тазалаудың оптималды
сызбасы орнатылды.
Табиғи сорбенттер – опек, доломит және шунгитте никель сульфаты
ерітіндісінен никель катионын адсорбциялау зерттелді. Адсорбцияның сандық
сипаттамалары, максималды адсорбция, ерітіндіден катиондарды шығару
дәрежесі анықталды. Сорбенттердің сорбциялық қабілеті қатар бойынша
төмендейді: опак-шунгит-доломит [9]. Ұқсас табиғи сорбенттерде сульфат
иондарының адсорбциясы зерттелді. Адсорбцияның сандық сипаттамалары
анықталды, минералдардың сорбциялық қабілетіне салыстырмалы анализ
жүргізілді [10].
Зажогинск шунгитін табиғи көміртек минералды сорбенттер класына
жатқызуға болады, бетінде мезо кеуектер дамыған, сонымен қатар, активті
көмірлермен ағынды суларды төмен және жоғары молекулалы органикалық
қосылыстардан тазартуда бәсекеге түсе алатын қабілеті бар. Оларды қауіпсіз
сорбциялық материалдар ретінде су құрамы бойынша санитарлы-гигиеналық
ережелер мен нормаларды орындайтын су объектілерде, шаруашылық - ішетін
және мәдени-тұрмыстық суды пайдалану үдерістерінде қолдануға ұсынылады
[11].
Марганец катионына қатысты табиғи сорбенттердің (доломит және шунгит)
сорбциялық қасиеті зерттелді. Моделді ерітінділерден бастапқы және
модифицирленген табиғи сорбенттерді қолдана отырып, металл катиондарының
шығару дәрежесі анықталды. Екі зерттелген сорбенттердің арасында марганец
катионын ерітіндіден ең жоғары шығару дәрежесі табиғи сорбент – доломитте
[12].
Дистилденген суда карель шунгитінің (1, 2, 3 типті) сілтілендіру
кинетикасы тәжірибелік жолмен анықталды. Оттек атмосферасында немесе
инертті атмосферада (аргон) ұсақдисперсті шунгитпен байланысатын сулы
ерітіндідегі фенолды адсорбциялы-каталитикалық жойылу кинетикасы зерттелді
[13]. Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb мәдени жасыл хлорококко
микробалдырына 3 мгл концентрациядағы калий бихроматы мен 100 гл
шунгиттің әсері зерттелді. Шунгит қатысында Scenedesmus guadricauda өсуі
байқалды, ал калий бихромат қатысында өсуідің тарылуы жүргені көрінді.
Калий бихроматы мен шунгиттің комбинирленген әсері жағдайында калий
бихроматының Scenedesmus guadricauda популяциясына токсикалық әсері
жойылады. Scenedesmus guadricauda тез өсуі оның ортасына тек шунгитті
қосқанда байқалды, сонымен қатар, фотосинтез, жасушалар саны және шунгит
қатысында тірі жасушалардың үлесі артты. Шунгит мәдени ортада біріншіден
сорбент ретінде, екіншіден ортаның тотығу-тотықсыздану жағдайын өзгертетін
сияқты.
Шунгит қызметі спецификалық болмағандықтан, оны әмбебап зат ретінде
түрлі ластайтын заттардан суларды тазартуға болатын қолдануға болады [14].
IUPAC классификациясы бойынша Н3 типті ілмекті полиқатпарлы адсорбциясы
кезіндегі гистерезис ілмегінің адсорбциялық таралымын түсіндіруде Френкель
Хелси Хилл теңдеуі қолданады[15]. Гистерезис ілмегінің десорбциялық
тармақша теңдеуі Гиббс потенциалының өзгерісі, адсорбенттің үрленуі,
кеуектердің байланысу функциясы, Лаплас теңдеуі үшін жазылған шексіз
созылған мениск негізінде алынды. Нақты теңдеу көлем фазасындағы
адсорбаттың салыстырмалы қысымы мен гистерезис ілмегінің десорбциялық
тармақшасын байланыстырады, ол адсорбциялық жүйелерінің параметрлерін
анықтайды. Алынған теңдеулер табиғи минералды шунгитте су адсорбциясы
изотермасында тексерілген.
Биообъектілерді нанообъектілердің орнына спектральді және сызықты емес
оптикалық ерекше материалдарды модификациялауда қолдануға болады.
Табиғи сорбенттердің (доломит және шунгит) мыс катионына қатысты
сорбциялық қасиеттері зерттелді [16]. Бастапқы және модифицирленген табиғи
сорбенттерді қолдана отырып, металл катиондарын моделді ерітінділерден
шығару дәрежесі анықталды. Жигулевск кен орнының табиғи сорбенті доломит
ерітінділерден мыс катионын шығару дәрежесі басқа табиғи сүзгіш
материалдармен салыстырғанда жоғары.
Сыртқы және жер асты суларының түрлі объектілері мен өндірістердің, жол-
көлік комплекстерінің ластануы барлық дамыған мемлекеттерге тән. Автокөлік
жолдары қасындағы ағынды сулар мен су қоймалары ластануға көбірек ұшырайды.
Осыған орай ағынды суларды автокөлік және мұнай өнімдерінен сүзгіш
материалдарын қолдану өзекті мәселе болып отыр. Зерттеу үдерісінде тазалау
құрылғы моделінде ағынды суларды түрлі қатынаста құмның геотекстилін,
керамзитті, шунгитті қолдану эффективті болып табылады [17]. Фильтрациядан
кейін судың анализі үшін ИКН-025 мұнай өнімдерінің концентратомерін
қолдандық. Сүзгіш материалдарды Солтүстік Вьетнамда болу мүмкіндігімен
таңдадық. Жаңбыр суы мен ағынды суларды мұнай қалдықтарынан тазарту үшін
құм, керамзит, геотекстиль қолданған жөн екен, олар тазалау дәрежесін
қамтамасыз етеді, кең таралған және өз құны арзан. Стирол өндірісіндегі
технологиялық ағындардан фенолды жою әдістері зерттелген. Фенолдың
эффективті шығарылуы сульфирленген ионалмасушы шайыр мен натрий гидроксиді
ерітіндісімен ағынды өңдегенде байқалады. Сульфирленген шайырды қолданғанда
фенолың айналуымен қатар, стиролдың пайда болуымен МФК дигидраттау
реакциясы өтеді [18].
Ерітіндіден хром (ІІІ) катионын адсорбциялау үшін табиғи опок,
диатомит, доломит және шунгит сорбенттерін пайдаланды. Хром (ІІІ)
катионының адсорбциясының сандық сипаттамасы алынды. Зерттеулер
көрсеткендей, жоғары адсорбциялық қабілетті опак табиғи сорбенті көрсетті
[19].
Ұсынылған әдеби шолу көрсеткендей, шунгитті материалдар әр түрлі
металдар иондарын сорбциялауда және ағынды суларды тазартуда қолануға
болады. Ары қарай жан жақты зерттеу модификациялаудың жаңа технологиялық
әдістері анықталып, технология мен қоршаған ортаны қорғауда көптеген
мәселерді шешетін болады.
1.2 Шунгитік сорбенттердін әртүрлі салаларда қолданылуы
Шунгит – табиғи сорбент, аморфты көміртек пен графиттің аралық өнімі
Шунгитті көміртек –жоғары деңдейде көміртектендірілген органикалық
шөгулерден пайда болған қатты фуллеренқұрамды зат. Шунгитті тұқымдастар кең
спектрлі қасиеттерге ие. Осы жаңа облыстарда пайдалануға мүмкіндік береді
деген үміт береді [20].
Табиғи сорбенттерді органикалық және полимерлік қосылыстармен
модифицирлеу ең негізгі ерекше типті материалдарды жасау болып табылады –
жаңа қасиеттерімен жанасатын гетерофазалық композициялар [21]. Осыған орай,
Шығыс Қазақстанның шунгитті тұқымдастары негізін иониттер алу және оларды
сорбент ретінде қолдану жөнінде бірінші рет зерттеулер жүргізіліп тұр.
Зерттеу нысаны болып түрлі құрамды көміртегі бар үлгілер болды. Олардың
модификациясын полиаминдермен, ары қарай метакрилды қышқылдың глицидилді
эфирін немесе эпихлоргидринді тігілуімен жүргізілді. Сорбенттердің
анионалмасу сыйымдылығы 0.1 н HCl ерітіндісінде статистикалық жағдайда
анықталды, ол 1,99- 7,00 мг-эквг тең. Алынған аниониттер күміс ионын азот
қышқылынан платина (IV) ионын хлорлы ерітіндіден сіңіруде қолданады.
Ерітіндінің рН-ның, сорбция ұзақтылығы, модификаторлар табиғаты, металл
иондарының концентрациясының алмасу сыйымдылығына әсерлері зерттелді.
Сорбенттер күміс иондарын азот қышқылы ерітіндісінен 100 % сіңіре алатыны
белгілі. Салыстырмалы үдеріс жағдайларында бастапқы минерал үлгілерінен
гөрі олар жоғары кинетикалық сипаттамаларға ие, көміртек пен
модифицирленген органикалық қосылыстардың құрамында болу болмауына
қарамастан [22]. Келтірілген зерттеулер бойынша, аминтоптары бар беттік
модифицирленген шунгит платина иондарын 3 сағатта шығарса, бастапқы табиғи
шунгитті сорбент тек 30% 7 сағатта шығарады.
Белгород облысының Поляна Шебекинск кен орны мен Карелиядағы Зажогинск
кен орнының батпағын ішетін судың кермектілігін кетіруде қолданған.
Көрсетілген кен орындарының байытылған батпақтары су кермектіліген қажетті
нормативтерге дейін кальций иондарының концентрациясын азайта отырып
төмендеткен. Шунгитті осындай мақсаттарға қолдану тиімсіз екені көрсетілген
[23].
Термоқышқылды регенерация шунгитті сорбенттермен сулы ерітінділерден
адсорбцияланған мұнай өнімдерін жояды. Регенерациядан кейін белсенділігін
сақтау сорбенттердің циклі жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Циклді жұмыстың
сорбент құрамындағы көміртек пен кеуек құрамына әсері қарастырылды [24].
Шунгитті сорбентті микроағзаларды тасмалдаушы ретінде пайдалану
мүмкіндігі зерттелген және шунгиттің өзінің сонымен қатар, ауыр металдардың
иондарын суды тазарту үдерісінде ашытқы жасушаларымен (Kluveramycessp 11K
және Candida sp 10) иммобилизацияланған шунгиттердің сорбциялық қабілетін
зерттеу болып табылады [25]. Биосорбенттер судағы Zn2+ и Cd2+ иондарынан
тазартуда жақсы сорбциялық қабілет танытады
Шунгит көміртегі көпқабатты фрактальді құрылымды табиғи көміртектің
аллатропиясы болып есептеледі, графен оксидінен қалпына келген 1 нм
наножапырақшаларының агрегациясы нәтижесінде пайда болған. Турбостратты
жапырақтар топтамасының қалыңдығы -1.5 нм және топтаманың глобулярлы
композициясы 6 нм өлшемде болып, екіншілік және үшіншілік құрылымын
анықтайды. Ондық нанометрдегі глобул агрегаттары құрылымды аяқтайды. Графен
туралы заманауи ғылымның эмпирикалық білімімен бірге графен оксидінің
молекулалық теориясы шунгиттің жаңа негізін құрады. Микроскопиялық көзқарас
шунгиттің көптеген ерекшеліктерін дәлелдеуде негіз болды. Бізге белгілі
болғандай, осы ең алғашқы жағдай, геологиялық үдеріс кезінде және соңғы
өнім кванттық деңгейде сипатталады [26].
Шунгит минералының нанобөлшектерімен толтырылған эластомерлі
композиттерінің қасиеттері көрсетілген. Микробөшектері бар минералды
шунгиттермен салыстырғанда, алынған композиттердің модульдері, беріктілігі,
қаттылығы, біртектілігі артқан [27].
Композициялық материалдарың ескіруге тұрақтылығын салыстырмалы
зерттеген, құрамында толтырғыш ретінде жоғары дисперсті кварц және жоғары
дисперсті шунгиті бар композициялық материалдар. Анықталғандай, ескіруге
тұрақты шунгит негізіндегі материалдар, кварцпен салыстырғанда. Шунгитті
эффектіге әсер ететін факторлар анықталды, түрлі байланыстырушылар
негізіндегі композициялардың ескіру тұрақтылығының артуы [28].
96-98 % көміртектен тұратын шунгитті тұқымдастардың үлгілері жоғары
қысым аппаратында 1,0–3,5 ГПа диапазон қысымда, 1000°C температурада
термобаралық өңдеумен зерттелді. Жоғарытемпературалық күйдіру шунгитті
көміртектің құрылымына белсенді түрде әсер етеді: глобулдардың бірігіп,
үлкенірек құрылымдарға айналады, шунгитті көміртектің кристаллитерінің
өлшемдерінің ұлғаюы және глобулдардың жартылай бұзылуы және графитизациясы
жүреді.Мультифрактальді әдіс анализі бойынша күйдіруден кейін және
термобаралық өңдеуден кейін шунгит бетінің реттік құрылым көрсеткіші
төмендегені анықталды [30].
Наноразмерлі локальділігімен электрөткізгіш қасиетінің нәтижелерін,
сонымен қатар, электрөтімділіктің табиғи шыныкөміртек –шунгиттің құрылымдық
ерекшеліктерімен байланысы нәтижелері келтірілген. Зерттеуде атомды-күштік
микроскопия, электркүшті спектроскопия, тартылуға қарсылық микроскопиясы,
рентгенспектральді анализ, комбинациялық таралу спектроскпиясы қолданылды.
РТ-түзілу жағдайында шунгит үлгілерінің құрылымдық ұқсас
электроөткізгіш қасиеттері арасындағы ерекшеліктерді анықтады. Құрылымдық
параметр анализі негізінде және шунгит құрылымының ерекшеліктері негізінде
көрсетілгендей, олардың электрфизикалық қасиеттері үшін графен
жазықтығындағы шекаралық қабаттарындағы қоспалардың интеркалирленуі маңызды
болып саналады. Интеркалирлеудің әртүрлі дәрежесі түрлі типтер мен
үлгілердің өткізгіштік мәнімен анықталады. Жұмыс РФ Президенттің грантымен
РФ МД-1072.2012.5, РФ ФИ N 11-05-00432 грантымен, РАН 12-П-5-1027
бағдарламасымен қолдауланған [31].
Анықталғандай [32], шунгитті тұқымдастардың плавик қышқылмен өңдеуі
көміртекті наноқұрылымдардың пайда болуын арттырады. Рентгенфазалық анализ
нәтижелерімен, раман жарықты шашырату және атомды-күштік микроскоппен
дәлелденген. Шунгитті минералға қышқылдық өңдеуді қолдану арқылы
өтімділігі 10 см дейінгі наноқұрылымды аморфты көміртек алуға болатынын
көрсетеді. Алынған мәліметтер элементарлы көміртекті бірліктерді
агрегирлеудің кластерлі механизмімен сәйкестенген.
Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, табиғи қатты материал шунгиттен
экстрагирлеу үдерісі су ортасының тотығуымен жүреді, құрамында макро және
микроэементтермен қатар, сирекжер ультрамикрэлементтер мен фуллерендер
табылды. Лантаноидтардың ерекше физика-химиялық қасиеттерін атап айтқанда
органикалық заттармен комплекстүзуші қабілетін ескере отырып жорамалдауға
болады, яғни ультрамикроэлементтер шунгитті суға бактерицидті қасиет береді
[33].
Жоғары адсорбциялық, каталитикалық және бактерицидті белсенділікке ие
Карелияның Зажигинск кен орнының құрамы, аморфты құрылымның қасиеттері,
кристалданбаған, фуллерентәрізді (0.01 масс. %) көміртекқұрамды табиғи
минералы зерттелді [34]. Наноқұрылымдар туралы мәліметтерді расталық
электронды микроскопия (РЭМ), ИҚ спектроскопия (НЭС және ДНЭС –әдіс) және
физика-химиялық қасиеттері арқылы зерттеді. H2O молекулалар арасындағы
H...O сутектік байланыстың орташа энергиясының (AEh...o), шунгит пен цеолит
қатынасының сумен өңдеуден кейінгі шунгит мәні - 0.1137 эВ, цеолит үшін –
0.1174 эВ. ДНЭС әдісін қолданып, шунгиттің орташа сутек байланыс
энергиясы(AEh.o) есептегенде +0,0025±0,0011 эВ тең, цеолит үшін 1,2±0,0011
эВ тең.
Осы нәтижелер AEh.o реструктирлеуші мән мен H2O молекулалар арасындағы
ДНЭС спектрлеріндегі орташастатистикалық локальді максимумдардың артуын
дәлелдейді. Алынған мәліметтер бойынша шунгитті сорбенттерді су дайындауда,
су тазалауда, басқа да өндірістік және техникалық саларда қолдануға
болатынын көрсетті.
Шунгит пен басқа минералдардың бетінің су мен НК латекс бойынша жұғу
бұрышы анықталды. Олардың беттік керілулері есептелді. Шунгит-латекс
жүйесінің тұтқырлығы бағаланды. НК латекс пен шунгит негізінде
жоғарытолтырылған тұрақты композиция дайындау мүмкіндігі көрсетілді [35].
Түрлі ортада (қышқылданған, аммоний хлориді ортасы, вакуум) 2 сағат
бойы 900оС температурада шунгит ұнтағын термиялық күйдіруден кейінгі
спектральді-поляризациялық қасиеттері зерттелді. Спектральді жарық
коэффициенті мен поляризация дәрежесінің шунгит үшін түрлі бақылау
бұрышындағы ИҚ көрітентін аймағындағы жарық түсудің 45 бұрышындағы толқын
ұзындығына тәуелділігі ұсынылған [36]. Этиленпропилендиенді каучуктер
негізінде, техникалық көміртекпен толтырылған компзициялардың статистикалық
және динамикалық қасиеттерін зерттедік[37]. Құрамында ZnO бар композициялар
үшін алынған мәліметтер осындай немесе одан да жоғары көрсеткіштері
көрсетеді, бұл нәтижелер шунгитті күкірт вулканизациясының активаторы
ретінде танытады. Сонымен қатар, каучуктың микроқұрамына әсерін зерттедік.
Электронды микроскопия, микрозондты, рентгенфазалық және элементарлы
анализ зерттеулері арқылы шунгит бетіндегі химиялық элементтердің таралуы,
үлгі бетіндегі кристалографиялық фазалардың таралуының сипаттамалы ауданы
анықталған [38].
Мырыш оксиді мен шунгиттің адсорбциялық сипаттамалары БЭТ әдісі арқылы
безнол буының адсорбциясымен анықталды. Меншікті беттік аудан есептелді,
өлшем бойынша кеуектердің таралуы бойынша қисықтар тұрғызылды. Шунгиттің
күкірт вулканизациясында бутадиен-нитрильді каучуктеріне активатор ретінде
қолдануға болатыны көрсетілген [39].
ІІІ түрдегі шунгитті тұқымдастарын ұсатудан кейінгі жұқаұсақталған
дәнекерлерін сулы ортада ультрадыбысты диспергирлеу әдісімен бетонға
наномодифицирленген қоспаларды синтездеудің оптималды параметрлері
анықталды [40]. Наномодификаторлы бөлшектердің өлшемдері, тұрақтылығы,
морфологиясы мен құрамы ультрадыбысты диспергирлеудің жиелігіне,
стабилизатордың болуына, диспесті фазаның концентрациясына, сақталу
мерзіміне тәуелділігінің сипаттамалары көрсетілген.
Арзан сорбциялық материалдарды құрамында мұнайы бар суларды екіншілік
деңгейдегі өңдеуге қолдануға болады [41]. Шунгиттің, монтмориллониттің,
керамзиттің адсорбциялық қаситтері тәжірибелік зерттеулермен сипатталады.
Зерттелетін материалдардың позитивті адсорбциялық активтілігіне қорытынды
жасалды.
Заманауи әдістемелік және аппараттық деңгейде Карелияның шунгитті
тұқымдасы негізінде судағы үлгілердің сілтілендіруін заманауи әдістемелік
және аппараттық деңгейде терең зерттеулер жүргізілді, зерттеулер нәтижесі
бойынша осындай тұқымдастарды су дайындауда қолданудың шектеулері бар
екені анықталды. Осы шектеулерді су дайындау мен су тазарту
технологияларында ескеру керек [42].
Шунгитті өнімдердің сапасын арттыруда минерал құрамында болатын
жұқадисперсті құрамдастарды жоятын байыту операцияларын қолдану керек [43].
Шунгитті тұқымдастарды байытудың комбинацияланған технлогиясы ұсынылды,
технология бойынша операцияға аэроклассификация және қышқылдық сілтілендіру
кіреді, олар жоғары сападағы дисперсті шунгиттердің концентраттарын алуға
және өнімнің жекелей түрі бойынша номенклатурасы мен өнімділігін өзгеруге
ықпал етеді. Коксуск шунгитті тұқымдастарының экологиялық потенциалына
ақпарат берілді: шунгит радиактивті емес, улы қоспалар құрамында жоқ,
ішетін су мен ағынды суд, топырақты тазартуды, төмен радиоактивті
қалдықтарды экрандауда, медицинада қолдануға тиімді [44].
Шунгитті минералды толтырғыштың политетраметилглюколь негізінде
полиуретанды композициясының эксплуатациялық және технологиялық қаситтеріне
әсерін зерттеу[45]. Шунгиттің құрамы мен құрылымы полифункионалды
модификатор ретінде, бір уақыттатолтырғышты арттыратын пластификатор
функциясын атқарады.
Органикалық материалдардың фторефрактивті қабілетіне биоқұрылымдаудың
(ДНК негізінде), наноқұрылымдаудың (фуллерендер, шунгиттер, графендер,
квантты нүктелер, көміртекті нанотүтікшелер) әсері қарастырылды [46].
ИҚ-спектроскопия және электронды микроскопия әдістері арқылы Бакырчик
және Карельск кен орындарының физика-химиялық сипаттамалары зерттелді [47].
ИҚ спектроскопия нәтижелері бойынша, концентраттарда метил тобы кіретін
полициклді көмірсутектермен бірге, оттекқұрамды карбоксильді топтар бар.
Электронды микроскоп арқылы бастапқы және флотационды үлгілерді
зерттегенде, флотация арқылы дамыған құрылымдар және үлкен меншікті бетті,
кеуектерді алуға болады.
Тұрмыстық ағынды сулардың қалдықтарынан тыңайтқыш алудың технологиясын
жасауда Қазақстандық кен орындарының шунгитті шикізаттарының қасиеттері
зерттелді [48].
Керамикалық құрылыс материалдары мен көрнекті бағыттарда қолдану
мақсатында органоминералдық наномодификаторлардың құрамдарын
оптимизациялаудың нәтижелері көрсетілді, олар сулы ортада органикалық
тұрақтандырғыштар: суперпластификатор С-3 және поливинил спирті қатысында
жұқа бөлшектелген шунгитті ультрадыбыс арқылы диспергирлеу жолымен
жоғарыконцентрлі суспензия түрінде алынады [49]. Органоминералдық
наномодификаторлардың керамикалық тастардың құрамына, құрылымы мен
беріктілігіне әсер ету анализі келтірілген.
Жұмыста шунгиттің пайда болуына, құрылымына әдеби мәліметтермен
анализденді, хром массспектрометрімен, ИҚ-фурье әдістерімен зерттеу
нәтижелері келтірілен. Шунгиттің электрофизикалық қасиеттері,
электрмагнитті сәулелерді экрандау қабілеті, белсенді су тазалауда,
гематологиялық, иммундық динамикаға, жануар ағзасының көрсеткіштеріне
әсерлері зерттелді [50].
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ
Жұмыста қолданылатын шунгитті тұқымдас Қазақстан Республикасының, Шығыс
–Қазақстан облысының Бакырчик (алтынқұрамды тұқымдасты шығару) кен
орнының табиғи шунгиті (С= 10-20%) пайдаланылды. Шунгитті сорбент табиғи
үлгіні флотациялық және қышқылдық-сілтілік байыту нәтижесінде алынды [51].
Көміртектің байытудан кейінгі құрамы 60-80 % (мас.). Түйіршіктеуді алынған
өнімді сумен ылғалдап, шнек арқылы қысу арқылы жүргіздік.
2.1 Иониттердің физика-химиялық қасиеттерін зерттеу әдістері
Потенциометрлік титрлеу әдісі арқылы сорбенттердің қышқылдық-негіздік
сипатамаларын зерттеу [52].
Иондардың потенциометрлік тітрлеуін жеке өлшеуіш (навеска) әдісі арқылы
жүргіздік. Ол үшін ОН немесе Н пішіндегі 0.1 г сорбентке (құрғақ затқа
есептегенде) 50 мл 0.1 н HCI немесе КОН ерітіндісін құйдық. Иондық күшті
0.1 н КCI (m=1) есептелген ерітіндісін қоса отырып жасадық. Сулы
ерітінділерді тепе-теңдікке (7-10 күн) келтіргеннен кейін, рН көрсеткішін
шыны және хлоркүміс электродымен жабдықталған ЭВ-74" иономер көмегімен
өлшедік. Өлшеу нәтижелері бойынша, рН координатасы мен титрант мөлшері (мл)
бойынша потенциометрлік титрлеу қисығын тұрғыздық. Сорбенттердегің құрамы
мен функционалдық тбы туралы қисықтағы иілістерден анықтадық.
0.1 н тұз қышқылы ерітіндісі мен калий гидроксиді (СОЕHCl , KOH)
бойынша статистикалық алмасу сыйымдылығын анықтау [53].
0.1 н HCI ерітіндісімен СОЕ және иониттердің физика-химиялық қасиеттері
10898.1-74, 10898.5-74 ГОСТ-ы бойынша анықтадық.
0.0002 г дәлдікпен өлшенген 1 г құрғақ затқа есептелген ОН-формадағы
анионит навескасына 100 мл 0.1 н тұз қышқылын (калий гидроксидін) 250 мл
көлемдегі тегіс табанды құтыға құйып, қақпағымен нығыздап жаптық. Тепе-
теңдік (24 сағат) орнағаннан кейін, 25 мл фильтратқа үш тамшы аралас
индикатор қосып, 0.1 н калий гидроксиді (0.1 н тұз қышқылы) ерітіндісімен
көк түстен жасыл түскен айналғанша титрледік. Полимер фазасындағы
функционалдық топтардың концентрациясын, иониттің сәйкес СОЕ (мг-эквг)
формула бойынша есептедік:
COE = (100-4V)10(g
мұнда, V –титрлеуге кеткен 0.1 н NaOH (HCl) ерітіндісінің көлемі, (мл)
g- аниониттің өлшенген салмағы, ( г).
2.2.Табиғи және модификацияланған сорбенттердің құрылымын зерттеу
әдістері
Сорбенттер құрылымының рентгенографиялық зерттеуін рентген
дифрактометрі ДРОН-3 (Fe- немесе СuКα- сәулелендіру) мен электронды
–есептеуіш ПР-14 М құралы арқылы жүргіздік. Үлгілерді ұнтақ түріне дейін
үйкеп, шыны табаншасына жақтық. Рентгенограмманың тіркеуін 3-тен 30о
диапазон ( аралығында үзбей сканирлеу арқылы диаграммалық жолақшаға қисық
шашыратуды жаза отырып жасадық.
ИК-спектрі
Үлгілердің ИҚ-спектрін Фурье-түрленуі мен UR-20 бар NIKOLET – 5700
спектрофотометрінде, KBr таблетка көмегімен 400 - 4000 см-1 облысында
тіркедік. Қатты үлгілердің спектрін ұнтақтәрізді үлгілерден (0.5-1.0 мг),
таблеткаға престеп, оптикалық таза КВr - мен (200-250 мг) түсірдік. Сұйық
заттар үлгілерінің ИҚ-спектрлерін KRS пластинкалар арасында жаздық.
2.3 Табиғи және модификацияланған сорбенттердің сорбциялық қасиеттерін
зерттеу
Күміс иондарын сорбциялау. х.ч маркалы 0.1 н күміс нитраты
ерітіндісінен күміс иондарының сорбциясын статикалық жағдайларда, бөлме
температурасына жүргіздік. Сорбент навескасын (0.5 г) 50 мл зерттелетін
ерітіндіге (CAg=6·10-5 М) енгіздік және бірнеше уақыттан кейін үлгіні
алдық. Металл иондарының шығу дәрежесін сорбентпен байланысқаннан кейін
ерітіндідегі ион санының төмендеуі арқылы анықтадық. Қажетті рН көрсеткішін
HNO3 және NH4ОН ерітінділері арқылы жасап, ЭВ-74 рН метрі арқылы реттеп
отырдық. Металл иондарының санын сорбцияға дейінгі және сорбциядан кейінгі
ерітінділердің концентрациясын атомды абсорбциондық әдіс арқылы ААS-1,
фирма "Карл Цейс Йена" спектрометрі арқылы есептедік.
Күміс иондарының элюирлеуін 0.25 г сорбентті 1 М HNO3 –гі 50 мл 4 %
тиомочевина ерітіндісінде бөлме температурасында жүргіздік. Бірнеше уақыт
аралығынан кейін металл иондарының элюаттағы құрамын анықтадық. Шығару
дәрежесі (R, %) мен сорбциялық сыйымдылықты (СЕ, мгг) келесі формулалар
бойынша есептедік:
(С0 – С1) (100 %
R = ––––––––––––––––, (1)
С0
(С0 – С1) (V
СЕ = –––––––––––––– , (2)
m
мұнда, С0 – ерітіндідегі металл иондарының бастапқы концентрациясы,
(мгмл); С1 - ерітіндідегі металл иондарының тепе-теңдік концентрациясы,
(мгмл);V – ерітінді көлемі, (мл); m –сорбент навескасы, (г).
3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ТАЛДАУЛАР
Шунгиттер – ерекше табиғи түзілім, шунгитті тұқымдастардың қалыңдығы
ретінде (Карелия және Қазақстан) және нығыздалған механикалық қоспа,
негізгі компоненті ретінде кристалдық емес көміртектің жұқа дисперсті фаза
және тұтас композициялық жүйені құрайтын кремний диоксиді жатады.
Тұқымдастың минералды құраушысы, тек кремний диоксиді, алюмоселикаттар және
хлориттерден басқа, аз мөлшерде құрамында байланысқан немесе жекеленген
көміртекті облыстарның көміртек матрицасы болады. Шунгитті тұқымдастардың
көміртекті заттарын көптеген зерттеушілер металдардың сорбенті ретінде
қарастырады. Су тазалау тәжірибесінде қымбат және тапшы активті және
тотыққан көмірлер қолданады. Бірақ, олар жууға қатысты төмен беріктілікке
ие, термиялық регенерацияда жоғалтулары болады, бағасы қымбат. Соңғы
уақытта шунгитті тұқымдастың сорбциялық қасиеттеріне зерттеулер
жүргізілуде, олар комплексті сорбенттер ретінде қызығушылық тудырады, олар
көміртекті және силикатты материалдар қабілетіне ие. Басқа көміртекті
материалдармен салыстырғанда, олар механикалық беріктілікпен, термиялық
және химиялық тұрақтылықпен, қолжетімділігімен ерекшеленеді.
Өндірістің түрлі салаларына сорбциялық технологияны ендіру үшін қызмет
спектрі кең жұтқыштар өндірісін арттыру, сонымен қатар, жоғары таңдамалы
сорбенттер мен ион алмасушыларды жасау қажет етеді.
Жалпы жағдайда, сорбенттердің селективтілігі болуы мүмкін құрылымдық
(геометриялық) – кеуектердің өлшемдерін анықтау арқылы және химиялық
беттік реакциялар есебінен. Жасалған кеуекті құрылымды сорбенттерді
дайындау тек нақты селективтілікті жасауға ғана емес, сонымен қатар, жақсы
кинетикалық көрсеткіші бар жоғарыкөлемді сорбенттер дайындау. Бірақ жекелей
компоненттердің жоғары талғампаздығы тек мына жағдайларда жетеді,
сорбенттер табиғаты мен бет құрамында сорбция жүргенде жекелей заттарды
түрлі беріктілік беріп байланыстыратын химиялық реакция жүруі керек.
Түрлі сорбенттердің арасында маңызды рөлді көміртекті материалдарға
беруге болады, олардың химиялық тәжірибеде газды, буды, еріген заттарды
сіңіруіне қатысты жарты ғасырлық тарихы бар. Зерттеулер көрсеткендей [1-
10], көміртекті материалдар таңдамалы ионалмасушылар мен сорбенттердің
бағытталған синтезі үшін жақсы негіз. Негізгі талғампаздылықтың себебі
беттік комплекстердің пайда болуы. Олардың арасында соңғы уақытта шунгит
маңызды мәнге ие болып отыр. Оның маңызды факторы болып минералды
тұқымдастарды утилизациялау мүмкіндігі, біртексіздік және құрамының
тұрақсыздығы көміртекті және минералы бөлігінде де танылады. Көміртекті
заттардың саны бірнеше пайызға дейін өзгереді 25-30 %, кейбір жерде 60 %,
кремний диоксиді 70 % жетеді, алюминий оксидінің біршама мөлшері байқалуы
мүмкін (23 % дейін). Аз мөлшерде темір, титан және басқа да элементтер
болуы мүмкін. Ең көп бағалы болып орташа және жоғары көміртекті тұқымдастар
саналады, хемогенді типті минералды негізбен.
Көміртекті материалдардың химиялық беті адсорбент ретінде,
катализаторлар немесе каталитикалық активті заттарды тасмалдаушы ретінде
қолданғанда маңызды рөл ойнайды. Осындай беттердің сипаттамасы
гетероатомдармен анықталады, олар көмір құрылымында көміртек атомын
алмастыра алады немесе беттік топ түрінде болады. Шунгитқұрамды
тұқымдастардың қасиеттері және олардың ерекшеліктері тек физика-химиялық
сипаттамалармен ғана емес, сонымен бірге тұқымдастың өзінің құрылымымен
(көміртектің біртектілігі және тепе-теңдікте таралуы) және көміртекті
бөлшектердің дисперстілігімен анықталады. Белгілі (54( осы сипаттамалар
(көміртектің және минералды бөліктің құрылымдық жағдайы) кең шекте өзгеруі
мүмкін. Шунгитті тұқымдастың типі көміртектің құрамына байланысты емес,
бірақ, шунгит пен силикатты бөлік құрамының арасындағы байланыс байқалады.
Тұқымдаста кремнеземнің мөлшерінің азаюы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Химия және химиялық технология факультеті
Балтабай Асылым Асқарқызы
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
ШУНГИТТЕРДІҢ СОРБЦИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ
Алматы 2015
Қазақстан Республикасынын білім және ғылым министрлігі
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Химия және химиялық технология факультеті
Қорғауға жіберілді
______________ 2015 ж.
Химиялық физика және материалтану
Кафедрасының менгерушісі
х.ғ.к., ___________М.І.Төлепов
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: ШУНГИТТЕРДІҢ СОРБЦИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ
Мамандығы: 5В060600 - Химия
Орындаған: А. Балтабай
Ғылыми жетекші х.ғ.д., А.М.Акимхан
Норма бақылаушы Б.У.Рахимова
Алматы, 2015
РЕФЕРАТ
Диполом жұмысы 43 беттен, 2 кестеден, 9 суреттен, 64 әдебиет
көздерінен тұрады.
Кілт сөздер: ШУНГИТ, ҚҰРЫЛЫМ, СОРБЦИЯ, СОРБЕНТ, КОМПЛЕКСТҮЗУШІ
Зерттеу обьектісі табиғи және модифицирленген шунгит формалары .
Жұмыстың мақсаты: табиғи шунгиттің және оның модификацияланған түріның
түрлі жағдайларда мыс және күміс иондарын комплекстүзушілер қатысында және
қатысынсыз сорбциялық қасиеттерін зерттеп, салыстыру.
Табиғи шунгитті тиомочевинамен модификациялағанда, бастапқы үлгімен
салыстырғанда мыс (ІІ) ионын шығару дәрежесінің артуына алып келеді. Күміс
ионының сорбциясының кинетикалық параметрлеріне фаза әрекеттесуінің уақыты,
комплекстүзушілер және концентрациялары тәуелді. Күміс ионын шығару
дәрежесі қатар бойынша артады: Na2ЭДТА NH4OH Na2S2O3 (NH2)2CS.
Алынған нәтижелер сәйкес күміс комплекстерінің тұрақтылық константасымен
сәйкестендірілген. Алынған мәліметтер күміс комплексінің тұрақтылық
константасына сәйкес. Модельді және өндірістік ерітінділерден күміс ионын
шунгит концентратында, КУ-1, клиноптилолитті сорбенттерде шығару сорбциясы
жүргізілді. Шығару дәрежесі ең жоғары КУ-1 сорбентінде. Жұмыста қолданылған
сорбенттердің ешқайсысы фотозертхана қалдығындағы күміс иондарын жеткілікті
мөлшерде сорбуциялай алмайды.
РЕФЕРАТ
Дипломная работа состоит из 43 станиц, 7 рисунок, 4 таблиц, 64
источника
Ключевые слова: ШУНГИТ, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ОБРАЗЕЦ, СТРУКТУРА, СОРБЦИЯ,
ИЗВЛЕЧЕНИЕ, СОРБЕНТ, КОМПЛЕКСООБРАЗОВАТЕЛЬ.
Объектом исследования являются природные и модифицированные формы
шунгита.
Целью работы является сравнительное исследование сорбционных свойств
природного шунгита и его модифицированных форм в зависимости от различных
условий по отношению к ионам меди и серебра в отсутствии и наличии
комплексообразователей.
В процессе исследования показано, что модификация шунгитов
тиомочевиной повышает их сорбционные свойства по ионам меди. Установлено,
что при сорбции ионов серебра из модельных растворов шунгитовым
концентратом в присутствии комплексообразователей улучшается кинетика
процесса независимо от их природы, а степень извлечения увеличивается в
ряду: Na2ЭДТА NН4ОНNa2S2O3 (NН2)2CS. При сравнительном исследовании
исходного сорбента, клиноптилолита и КУ-1 найдено, что сорбция ионов
серебра из модельных и промышленных растворов наиболее эффективно протекает
на промышленном катионите.
ABSTRACT
Details on the amount of work: Diploma thesis consists of 43 pages,7
figures, 4 tables, 64 references.
Keywords: SHUNGIT, ACTIVATION, MODIFICATION, STRUCTURE, SORBENT.
Object of research are the natural and modified forms of a shungit
The purpose of work is comparative research of sorption properties of a
natural shungit and its modified forms depending on various conditions in
relation to ions of copperand silver in absence and existence of
kompleksoobrazovatel.
In the course of research it is shown that modification of shungit
tiomocheviny increases their sorption properties on copper ions. It is
established that at sorption of ions of silver from model solutions a
shungitovy concentrate in the presence of kompleksoobrazovatel the process
kinetics irrespective of their nature improves, and extent of extraction
increases among: Na2ЭДТА NН4ОНNa2S2O3 (NН2)2CS. At comparative research
of an initial sorbent, klinoptilolit and KU-1 it is found that sorption of
ions of silver from model and industrial solutions most effectively
proceeds on an industrial kationit
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 8
1 ӘДЕБИ ШОЛУ 9
1.1 Шунгиттердің сорбент ретінде қолданылуы 9
1.2 Шунгиттік сорбенттердің әртүрлі салаларда қолданылуы 12
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ 18
2.1 Иониттердің физика-химиялық қасиеттерін зерттеу әдістері 18
2.2. Табиғи және модификацияланған сорбенттердің құрылымын 19
зерттеу әдістері
2.3 Табиғи және модификацияланған сорбенттердің сорбциялық 19
қасиеттерін зерттеу
3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ТАЛДАУЛАР 21
ҚОРЫТЫНДЫ 38
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР 39
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
Ш- шунгит
СОЕ – статистикалық ауыстыру сыйымдылығы
СЕ – сорбциялық сыйымдылық
ИКС - инфрақызыл спектроскопия
Т – температура, оС
t - уақыт, сағат
С- концентрация, %
R – шығару дәрежесі, %
pK( – функционалдық топтардың диссоциация константасы
( - белсенді топтардың бейтараптау дәрежесі
(- толқын ұзындығы, нм
(- жиілік, см-1
КУ-1, КУ-2- өндірістік сульфокатиондар
КІРІСПЕ
Ағынды сулардан металл иондарын шығару қазіргі уақытта өзекті мәселе
болып отыр, бірінші кезекте өндірістегі бағалы шикізатты регенерациялау,
келесі жағынан табиғатты қорғау шараларымен байланысты. Әдеби шолу
нәтижелері көрсеткендей, табиғи және ағынды суларды улы элементтерден
тазартуда тиімді сорбциялық әдіс болып отыр. Осы бағытта шунгитті
материалдарды пайдалану перспективті, себебі ғылым мен техниканың түрлі
салаларында сұранысқа ие. Бірақ, табиғи шунгит материалдарының қоры
жеткілікті болғанымен, көбінде кемшіліктері болады, осы кемшіліктер барлық
салаларда қолдануға шектеу қояды. Сол себептен сорбциялық технологияда
табиғи минералдардың модификацияланған формасын қолданған тиімді, себебі,
бәсекелестік нарық пен заманауи технологиялық талаптарға сәйкес жаңа
ионалмасушылар үлкен эксплуатациялық сипаттамаға ие болуы қажет.
Дистилденген суда карель шунгитінің (1, 2, 3 типті) сілтілендіру
кинетикасы тәжірибелік жолмен анықталды. Оттек атмосферасында немесе
инертті атмосферада (аргон) ұсақдисперсті шунгитпен байланысатын сулы
ерітіндідегі фенолды адсорбциялы-каталитикалық жойылу кинетикасы зерттелді
. Scenedesmus quadricauda Bréb мәдени жасыл хлорококко микробалдырына 3
мгл концентрациядағы калий бихроматы мен 100 гл шунгиттің әсері
зерттелді. Шунгит қатысында Scenedesmus guadricauda өсуі байқалды, ал калий
бихромат қатысында өсуідің тарылуы жүргені көрінді. Калий бихроматы мен
шунгиттің комбинирленген әсері жағдайында калий бихроматының Scenedesmus
guadricauda популяциясына токсикалық әсері жойылады. Scenedesmus
guadricauda тез өсуі оның ортасына тек шунгитті қосқанда байқалды, сонымен
қатар, фотосинтез, жасушалар саны және шунгит қатысында тірі жасушалардың
үлесі артты. Шунгит мәдени ортада біріншіден сорбент ретінде, екіншіден
ортаның тотығу-тотықсыздану жағдайын өзгертетін сияқты.
Шунгит қызметі спецификалық болмағандықтан, оны әмбебап зат ретінде
түрлі ластайтын заттардан суларды тазартуға болатын қолдануға болады [
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Шунгиттердің сорбент ретінде қолданылуы
Қазіргі таңда ерекше танымалдылықты жаңа және қол жетімді шикізат көзін
табу және олардың негізінде табиғи көміртекқұрамды материалдарды қолданып
сорбциялық технология ойлап табу болып табылады. Сонғысы есебінде шунгит
тұқымдастарын қолдану. Оған деген комплексті пайдалы қазбалары ретінде
қызығушылықтың тууы оның жан жақты зерттеуіне жол ашады.
Алтынқұрамды өндірістік цианды ерітінділерінің құрамы мен құрылымына
тәуелді диминералданған және активтелген шунгиттердің сорбциялық қасиеттері
зерттелген [1]. Алтын иондары бойынша модификацияланған шунгиттердің
сорбциялық және кинетикалық қасиеттері олардағы көміртектің болуымен,
меншікті беттік ауданмен, алтын және көпкомпонентті ерітінділердегі цианид
иондарының концентрацияларымен анықталады. Модифицирленген жоғарыкөміртекті
шунгит өзінің сорбциялық қасиетімен кокос жаңғағынан жасалған активті
көмірден асып кетеді.
Күміс ионын ерітіндіден шунгит концентратымен сіңіру дәрежесінің
фазаның әрекеттесу уақытына тәуелділігі зерттелген [2]. Кинетика үдерісін
зерттеу мынаған алып келді сорбент: ерітінді қатынасы = 1:100 және
сорбенттің ерітіндімен байланысу уақытының ауытқуы 30 минуттан 95 сағат
арасы. Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, тепе – теңдікке жету уақыты 60
сағатты құрады, сіңіру(шығару) дәрежесі 89 % құрайды. Комплекстүзушілерді
енгізу металл иондардың байланысуын 45 сағатқа қысқартады. Күміс иондарының
сорбциялық дәрежесі қатар бойынша өседі: Na2ЭДТА NH4OH Na2S2O3
(NH4)2CS. Алынған мәліметтер металл комплекстерінің тұрақтылық
константаларымен сәйкес келеді [2].
Шунгиттің сорбциялық қасиеттері және оның үлгідегі көміртектің
құрамына, ерітіндідегі фенолдың концентрациясы мен органикалық қоспалар
құрамына тәуелді фенол бойынша аминделген формасы зерттелді. Амин
топтарымен шунгит бетін модификациялау жаңа сорбциялық орталықтардың пайда
болуына және кеуектердің өзгеруіне алып келеді, ол фенолды ерітінділерді
тиімді тазартуын қамтамасыз етеді [3].
Шунгитте статистикалық жағдайларда Hg, Tl, Pb сорциясы зерттелді.
Hg (II) сорбциялық орталығы сорбенттің көміртекті қаңқасында шоғырланған,
тиімді сорбция әуелі күшті қышқылды ерітінділерде де байқалады. Басқа
металдар үшін сорбция орталықтары шунгиттің минералды бөлігімен байланысты
немесе біртекті қорытынды жасау мүмкін емес [4].
Шунгитті сорбенттерді қолдана отырып, ванадий бар сулы ерітінділерді
сорбциялық тазалаудың нәтижелері келтірілген [5]. Сорбция үдерісінің
оптималды сорциялық сипаттамалары араластыру ұзақтылығына, қатты және сұйық
фазалардың қатынастары, ерітіндінің рН, ерітіндідегі V2O5 концентрациясы,
ағынды судың тұз құрамына тәуелді. Ион металдарының сандық шығарылуы қышқыл
облысында байқалады және ванадийдің сорбция изотермасы классикалы Фрейндлих
теңдеуімен сипатталуы мүмкін.
Шунгит қабілетін ішетін судағы бос радикалдар мен зиян қоспалардан
тазартудың табиғи технологиясын жаңартуда қолдануға болады [6]. Көміртекті
минералдар мен доломиттің ерекше физика-химиялық қасиеттерінің арқасында су
ауыр металдар ионынан, бояғыш заттардан тазартады және рН көрсеткіші
реттеледі. Модельді құралдың корпусы ретінде керамиканы пайдалану судағы
оттекті активтейді, ол өз кезегінде бос радикалды бөлшектерін инактивтеуін
қамтамасыз етеді. Суда активті оттектің болуы шірігіш бактериялардың өсуін
тоқтатады.
Ішетін суды тазарту жолы жасалды, ол табиғи минералдарды цеолит, кварц
және шунгитті бөлшектеп суды осылар арқылы өткізу [7]. Судың шығымы 0,2-0,5
л мин, минералдардың көлем бойында теңдік қатынасында. Минералдардың
орналасу кезектігі жоқ. Алынған үш қабатты фильтр, бір қабаты табиғи
кристалдық кварц, ол суды зиян химиялық заттардан, ауыр металдардың иондары
мен микроағзалардан тазалайды.
Мономерлі және димерлі форма құрамында Fe (III) ионы болатын жер асты
сумен шунгиттің әрекеттесу механизмін, гидролиз өнімдерінің, сонымен қатар,
полимерлі бөлшектердің тепе-теңдігін зерттеуде [8].Түйіршікті минералды
қабатшалар арқылы жер асты суларын сүзу үдерісінде судың рН көрсеткіші
төмендейді. Судағы Fe3+ концентрациясының төмен болған жағдайында және сүзу
жылдамдығы жоғары болған кезде темірдің жұқа дисперсті гидроксиді дәнектер
бетінде десорбцияланады. Металл иондарының жұтылуы судағы оның
концентрациясының жоғары болғанында және сүзу жылдамдығы төмен болған
жағдайда жүреді. Минералды 400оС 2 сағат бойы термоөңдеуден өткізу оның
адсорбциялық қасиетін жақсартады. Үдеріс механизмі анықталды, ол Fe (III)
полимерлі бөлшектерінің дәнек көлеміндегі беттік кеуектермен
адсорбциялануымен түсіндіріледі. Доломит әгі арқылы сүзілетін судың рН
алдын ала көтеріп, термоөңделген сорбентпен суды тазалаудың оптималды
сызбасы орнатылды.
Табиғи сорбенттер – опек, доломит және шунгитте никель сульфаты
ерітіндісінен никель катионын адсорбциялау зерттелді. Адсорбцияның сандық
сипаттамалары, максималды адсорбция, ерітіндіден катиондарды шығару
дәрежесі анықталды. Сорбенттердің сорбциялық қабілеті қатар бойынша
төмендейді: опак-шунгит-доломит [9]. Ұқсас табиғи сорбенттерде сульфат
иондарының адсорбциясы зерттелді. Адсорбцияның сандық сипаттамалары
анықталды, минералдардың сорбциялық қабілетіне салыстырмалы анализ
жүргізілді [10].
Зажогинск шунгитін табиғи көміртек минералды сорбенттер класына
жатқызуға болады, бетінде мезо кеуектер дамыған, сонымен қатар, активті
көмірлермен ағынды суларды төмен және жоғары молекулалы органикалық
қосылыстардан тазартуда бәсекеге түсе алатын қабілеті бар. Оларды қауіпсіз
сорбциялық материалдар ретінде су құрамы бойынша санитарлы-гигиеналық
ережелер мен нормаларды орындайтын су объектілерде, шаруашылық - ішетін
және мәдени-тұрмыстық суды пайдалану үдерістерінде қолдануға ұсынылады
[11].
Марганец катионына қатысты табиғи сорбенттердің (доломит және шунгит)
сорбциялық қасиеті зерттелді. Моделді ерітінділерден бастапқы және
модифицирленген табиғи сорбенттерді қолдана отырып, металл катиондарының
шығару дәрежесі анықталды. Екі зерттелген сорбенттердің арасында марганец
катионын ерітіндіден ең жоғары шығару дәрежесі табиғи сорбент – доломитте
[12].
Дистилденген суда карель шунгитінің (1, 2, 3 типті) сілтілендіру
кинетикасы тәжірибелік жолмен анықталды. Оттек атмосферасында немесе
инертті атмосферада (аргон) ұсақдисперсті шунгитпен байланысатын сулы
ерітіндідегі фенолды адсорбциялы-каталитикалық жойылу кинетикасы зерттелді
[13]. Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb мәдени жасыл хлорококко
микробалдырына 3 мгл концентрациядағы калий бихроматы мен 100 гл
шунгиттің әсері зерттелді. Шунгит қатысында Scenedesmus guadricauda өсуі
байқалды, ал калий бихромат қатысында өсуідің тарылуы жүргені көрінді.
Калий бихроматы мен шунгиттің комбинирленген әсері жағдайында калий
бихроматының Scenedesmus guadricauda популяциясына токсикалық әсері
жойылады. Scenedesmus guadricauda тез өсуі оның ортасына тек шунгитті
қосқанда байқалды, сонымен қатар, фотосинтез, жасушалар саны және шунгит
қатысында тірі жасушалардың үлесі артты. Шунгит мәдени ортада біріншіден
сорбент ретінде, екіншіден ортаның тотығу-тотықсыздану жағдайын өзгертетін
сияқты.
Шунгит қызметі спецификалық болмағандықтан, оны әмбебап зат ретінде
түрлі ластайтын заттардан суларды тазартуға болатын қолдануға болады [14].
IUPAC классификациясы бойынша Н3 типті ілмекті полиқатпарлы адсорбциясы
кезіндегі гистерезис ілмегінің адсорбциялық таралымын түсіндіруде Френкель
Хелси Хилл теңдеуі қолданады[15]. Гистерезис ілмегінің десорбциялық
тармақша теңдеуі Гиббс потенциалының өзгерісі, адсорбенттің үрленуі,
кеуектердің байланысу функциясы, Лаплас теңдеуі үшін жазылған шексіз
созылған мениск негізінде алынды. Нақты теңдеу көлем фазасындағы
адсорбаттың салыстырмалы қысымы мен гистерезис ілмегінің десорбциялық
тармақшасын байланыстырады, ол адсорбциялық жүйелерінің параметрлерін
анықтайды. Алынған теңдеулер табиғи минералды шунгитте су адсорбциясы
изотермасында тексерілген.
Биообъектілерді нанообъектілердің орнына спектральді және сызықты емес
оптикалық ерекше материалдарды модификациялауда қолдануға болады.
Табиғи сорбенттердің (доломит және шунгит) мыс катионына қатысты
сорбциялық қасиеттері зерттелді [16]. Бастапқы және модифицирленген табиғи
сорбенттерді қолдана отырып, металл катиондарын моделді ерітінділерден
шығару дәрежесі анықталды. Жигулевск кен орнының табиғи сорбенті доломит
ерітінділерден мыс катионын шығару дәрежесі басқа табиғи сүзгіш
материалдармен салыстырғанда жоғары.
Сыртқы және жер асты суларының түрлі объектілері мен өндірістердің, жол-
көлік комплекстерінің ластануы барлық дамыған мемлекеттерге тән. Автокөлік
жолдары қасындағы ағынды сулар мен су қоймалары ластануға көбірек ұшырайды.
Осыған орай ағынды суларды автокөлік және мұнай өнімдерінен сүзгіш
материалдарын қолдану өзекті мәселе болып отыр. Зерттеу үдерісінде тазалау
құрылғы моделінде ағынды суларды түрлі қатынаста құмның геотекстилін,
керамзитті, шунгитті қолдану эффективті болып табылады [17]. Фильтрациядан
кейін судың анализі үшін ИКН-025 мұнай өнімдерінің концентратомерін
қолдандық. Сүзгіш материалдарды Солтүстік Вьетнамда болу мүмкіндігімен
таңдадық. Жаңбыр суы мен ағынды суларды мұнай қалдықтарынан тазарту үшін
құм, керамзит, геотекстиль қолданған жөн екен, олар тазалау дәрежесін
қамтамасыз етеді, кең таралған және өз құны арзан. Стирол өндірісіндегі
технологиялық ағындардан фенолды жою әдістері зерттелген. Фенолдың
эффективті шығарылуы сульфирленген ионалмасушы шайыр мен натрий гидроксиді
ерітіндісімен ағынды өңдегенде байқалады. Сульфирленген шайырды қолданғанда
фенолың айналуымен қатар, стиролдың пайда болуымен МФК дигидраттау
реакциясы өтеді [18].
Ерітіндіден хром (ІІІ) катионын адсорбциялау үшін табиғи опок,
диатомит, доломит және шунгит сорбенттерін пайдаланды. Хром (ІІІ)
катионының адсорбциясының сандық сипаттамасы алынды. Зерттеулер
көрсеткендей, жоғары адсорбциялық қабілетті опак табиғи сорбенті көрсетті
[19].
Ұсынылған әдеби шолу көрсеткендей, шунгитті материалдар әр түрлі
металдар иондарын сорбциялауда және ағынды суларды тазартуда қолануға
болады. Ары қарай жан жақты зерттеу модификациялаудың жаңа технологиялық
әдістері анықталып, технология мен қоршаған ортаны қорғауда көптеген
мәселерді шешетін болады.
1.2 Шунгитік сорбенттердін әртүрлі салаларда қолданылуы
Шунгит – табиғи сорбент, аморфты көміртек пен графиттің аралық өнімі
Шунгитті көміртек –жоғары деңдейде көміртектендірілген органикалық
шөгулерден пайда болған қатты фуллеренқұрамды зат. Шунгитті тұқымдастар кең
спектрлі қасиеттерге ие. Осы жаңа облыстарда пайдалануға мүмкіндік береді
деген үміт береді [20].
Табиғи сорбенттерді органикалық және полимерлік қосылыстармен
модифицирлеу ең негізгі ерекше типті материалдарды жасау болып табылады –
жаңа қасиеттерімен жанасатын гетерофазалық композициялар [21]. Осыған орай,
Шығыс Қазақстанның шунгитті тұқымдастары негізін иониттер алу және оларды
сорбент ретінде қолдану жөнінде бірінші рет зерттеулер жүргізіліп тұр.
Зерттеу нысаны болып түрлі құрамды көміртегі бар үлгілер болды. Олардың
модификациясын полиаминдермен, ары қарай метакрилды қышқылдың глицидилді
эфирін немесе эпихлоргидринді тігілуімен жүргізілді. Сорбенттердің
анионалмасу сыйымдылығы 0.1 н HCl ерітіндісінде статистикалық жағдайда
анықталды, ол 1,99- 7,00 мг-эквг тең. Алынған аниониттер күміс ионын азот
қышқылынан платина (IV) ионын хлорлы ерітіндіден сіңіруде қолданады.
Ерітіндінің рН-ның, сорбция ұзақтылығы, модификаторлар табиғаты, металл
иондарының концентрациясының алмасу сыйымдылығына әсерлері зерттелді.
Сорбенттер күміс иондарын азот қышқылы ерітіндісінен 100 % сіңіре алатыны
белгілі. Салыстырмалы үдеріс жағдайларында бастапқы минерал үлгілерінен
гөрі олар жоғары кинетикалық сипаттамаларға ие, көміртек пен
модифицирленген органикалық қосылыстардың құрамында болу болмауына
қарамастан [22]. Келтірілген зерттеулер бойынша, аминтоптары бар беттік
модифицирленген шунгит платина иондарын 3 сағатта шығарса, бастапқы табиғи
шунгитті сорбент тек 30% 7 сағатта шығарады.
Белгород облысының Поляна Шебекинск кен орны мен Карелиядағы Зажогинск
кен орнының батпағын ішетін судың кермектілігін кетіруде қолданған.
Көрсетілген кен орындарының байытылған батпақтары су кермектіліген қажетті
нормативтерге дейін кальций иондарының концентрациясын азайта отырып
төмендеткен. Шунгитті осындай мақсаттарға қолдану тиімсіз екені көрсетілген
[23].
Термоқышқылды регенерация шунгитті сорбенттермен сулы ерітінділерден
адсорбцияланған мұнай өнімдерін жояды. Регенерациядан кейін белсенділігін
сақтау сорбенттердің циклі жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Циклді жұмыстың
сорбент құрамындағы көміртек пен кеуек құрамына әсері қарастырылды [24].
Шунгитті сорбентті микроағзаларды тасмалдаушы ретінде пайдалану
мүмкіндігі зерттелген және шунгиттің өзінің сонымен қатар, ауыр металдардың
иондарын суды тазарту үдерісінде ашытқы жасушаларымен (Kluveramycessp 11K
және Candida sp 10) иммобилизацияланған шунгиттердің сорбциялық қабілетін
зерттеу болып табылады [25]. Биосорбенттер судағы Zn2+ и Cd2+ иондарынан
тазартуда жақсы сорбциялық қабілет танытады
Шунгит көміртегі көпқабатты фрактальді құрылымды табиғи көміртектің
аллатропиясы болып есептеледі, графен оксидінен қалпына келген 1 нм
наножапырақшаларының агрегациясы нәтижесінде пайда болған. Турбостратты
жапырақтар топтамасының қалыңдығы -1.5 нм және топтаманың глобулярлы
композициясы 6 нм өлшемде болып, екіншілік және үшіншілік құрылымын
анықтайды. Ондық нанометрдегі глобул агрегаттары құрылымды аяқтайды. Графен
туралы заманауи ғылымның эмпирикалық білімімен бірге графен оксидінің
молекулалық теориясы шунгиттің жаңа негізін құрады. Микроскопиялық көзқарас
шунгиттің көптеген ерекшеліктерін дәлелдеуде негіз болды. Бізге белгілі
болғандай, осы ең алғашқы жағдай, геологиялық үдеріс кезінде және соңғы
өнім кванттық деңгейде сипатталады [26].
Шунгит минералының нанобөлшектерімен толтырылған эластомерлі
композиттерінің қасиеттері көрсетілген. Микробөшектері бар минералды
шунгиттермен салыстырғанда, алынған композиттердің модульдері, беріктілігі,
қаттылығы, біртектілігі артқан [27].
Композициялық материалдарың ескіруге тұрақтылығын салыстырмалы
зерттеген, құрамында толтырғыш ретінде жоғары дисперсті кварц және жоғары
дисперсті шунгиті бар композициялық материалдар. Анықталғандай, ескіруге
тұрақты шунгит негізіндегі материалдар, кварцпен салыстырғанда. Шунгитті
эффектіге әсер ететін факторлар анықталды, түрлі байланыстырушылар
негізіндегі композициялардың ескіру тұрақтылығының артуы [28].
96-98 % көміртектен тұратын шунгитті тұқымдастардың үлгілері жоғары
қысым аппаратында 1,0–3,5 ГПа диапазон қысымда, 1000°C температурада
термобаралық өңдеумен зерттелді. Жоғарытемпературалық күйдіру шунгитті
көміртектің құрылымына белсенді түрде әсер етеді: глобулдардың бірігіп,
үлкенірек құрылымдарға айналады, шунгитті көміртектің кристаллитерінің
өлшемдерінің ұлғаюы және глобулдардың жартылай бұзылуы және графитизациясы
жүреді.Мультифрактальді әдіс анализі бойынша күйдіруден кейін және
термобаралық өңдеуден кейін шунгит бетінің реттік құрылым көрсеткіші
төмендегені анықталды [30].
Наноразмерлі локальділігімен электрөткізгіш қасиетінің нәтижелерін,
сонымен қатар, электрөтімділіктің табиғи шыныкөміртек –шунгиттің құрылымдық
ерекшеліктерімен байланысы нәтижелері келтірілген. Зерттеуде атомды-күштік
микроскопия, электркүшті спектроскопия, тартылуға қарсылық микроскопиясы,
рентгенспектральді анализ, комбинациялық таралу спектроскпиясы қолданылды.
РТ-түзілу жағдайында шунгит үлгілерінің құрылымдық ұқсас
электроөткізгіш қасиеттері арасындағы ерекшеліктерді анықтады. Құрылымдық
параметр анализі негізінде және шунгит құрылымының ерекшеліктері негізінде
көрсетілгендей, олардың электрфизикалық қасиеттері үшін графен
жазықтығындағы шекаралық қабаттарындағы қоспалардың интеркалирленуі маңызды
болып саналады. Интеркалирлеудің әртүрлі дәрежесі түрлі типтер мен
үлгілердің өткізгіштік мәнімен анықталады. Жұмыс РФ Президенттің грантымен
РФ МД-1072.2012.5, РФ ФИ N 11-05-00432 грантымен, РАН 12-П-5-1027
бағдарламасымен қолдауланған [31].
Анықталғандай [32], шунгитті тұқымдастардың плавик қышқылмен өңдеуі
көміртекті наноқұрылымдардың пайда болуын арттырады. Рентгенфазалық анализ
нәтижелерімен, раман жарықты шашырату және атомды-күштік микроскоппен
дәлелденген. Шунгитті минералға қышқылдық өңдеуді қолдану арқылы
өтімділігі 10 см дейінгі наноқұрылымды аморфты көміртек алуға болатынын
көрсетеді. Алынған мәліметтер элементарлы көміртекті бірліктерді
агрегирлеудің кластерлі механизмімен сәйкестенген.
Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, табиғи қатты материал шунгиттен
экстрагирлеу үдерісі су ортасының тотығуымен жүреді, құрамында макро және
микроэементтермен қатар, сирекжер ультрамикрэлементтер мен фуллерендер
табылды. Лантаноидтардың ерекше физика-химиялық қасиеттерін атап айтқанда
органикалық заттармен комплекстүзуші қабілетін ескере отырып жорамалдауға
болады, яғни ультрамикроэлементтер шунгитті суға бактерицидті қасиет береді
[33].
Жоғары адсорбциялық, каталитикалық және бактерицидті белсенділікке ие
Карелияның Зажигинск кен орнының құрамы, аморфты құрылымның қасиеттері,
кристалданбаған, фуллерентәрізді (0.01 масс. %) көміртекқұрамды табиғи
минералы зерттелді [34]. Наноқұрылымдар туралы мәліметтерді расталық
электронды микроскопия (РЭМ), ИҚ спектроскопия (НЭС және ДНЭС –әдіс) және
физика-химиялық қасиеттері арқылы зерттеді. H2O молекулалар арасындағы
H...O сутектік байланыстың орташа энергиясының (AEh...o), шунгит пен цеолит
қатынасының сумен өңдеуден кейінгі шунгит мәні - 0.1137 эВ, цеолит үшін –
0.1174 эВ. ДНЭС әдісін қолданып, шунгиттің орташа сутек байланыс
энергиясы(AEh.o) есептегенде +0,0025±0,0011 эВ тең, цеолит үшін 1,2±0,0011
эВ тең.
Осы нәтижелер AEh.o реструктирлеуші мән мен H2O молекулалар арасындағы
ДНЭС спектрлеріндегі орташастатистикалық локальді максимумдардың артуын
дәлелдейді. Алынған мәліметтер бойынша шунгитті сорбенттерді су дайындауда,
су тазалауда, басқа да өндірістік және техникалық саларда қолдануға
болатынын көрсетті.
Шунгит пен басқа минералдардың бетінің су мен НК латекс бойынша жұғу
бұрышы анықталды. Олардың беттік керілулері есептелді. Шунгит-латекс
жүйесінің тұтқырлығы бағаланды. НК латекс пен шунгит негізінде
жоғарытолтырылған тұрақты композиция дайындау мүмкіндігі көрсетілді [35].
Түрлі ортада (қышқылданған, аммоний хлориді ортасы, вакуум) 2 сағат
бойы 900оС температурада шунгит ұнтағын термиялық күйдіруден кейінгі
спектральді-поляризациялық қасиеттері зерттелді. Спектральді жарық
коэффициенті мен поляризация дәрежесінің шунгит үшін түрлі бақылау
бұрышындағы ИҚ көрітентін аймағындағы жарық түсудің 45 бұрышындағы толқын
ұзындығына тәуелділігі ұсынылған [36]. Этиленпропилендиенді каучуктер
негізінде, техникалық көміртекпен толтырылған компзициялардың статистикалық
және динамикалық қасиеттерін зерттедік[37]. Құрамында ZnO бар композициялар
үшін алынған мәліметтер осындай немесе одан да жоғары көрсеткіштері
көрсетеді, бұл нәтижелер шунгитті күкірт вулканизациясының активаторы
ретінде танытады. Сонымен қатар, каучуктың микроқұрамына әсерін зерттедік.
Электронды микроскопия, микрозондты, рентгенфазалық және элементарлы
анализ зерттеулері арқылы шунгит бетіндегі химиялық элементтердің таралуы,
үлгі бетіндегі кристалографиялық фазалардың таралуының сипаттамалы ауданы
анықталған [38].
Мырыш оксиді мен шунгиттің адсорбциялық сипаттамалары БЭТ әдісі арқылы
безнол буының адсорбциясымен анықталды. Меншікті беттік аудан есептелді,
өлшем бойынша кеуектердің таралуы бойынша қисықтар тұрғызылды. Шунгиттің
күкірт вулканизациясында бутадиен-нитрильді каучуктеріне активатор ретінде
қолдануға болатыны көрсетілген [39].
ІІІ түрдегі шунгитті тұқымдастарын ұсатудан кейінгі жұқаұсақталған
дәнекерлерін сулы ортада ультрадыбысты диспергирлеу әдісімен бетонға
наномодифицирленген қоспаларды синтездеудің оптималды параметрлері
анықталды [40]. Наномодификаторлы бөлшектердің өлшемдері, тұрақтылығы,
морфологиясы мен құрамы ультрадыбысты диспергирлеудің жиелігіне,
стабилизатордың болуына, диспесті фазаның концентрациясына, сақталу
мерзіміне тәуелділігінің сипаттамалары көрсетілген.
Арзан сорбциялық материалдарды құрамында мұнайы бар суларды екіншілік
деңгейдегі өңдеуге қолдануға болады [41]. Шунгиттің, монтмориллониттің,
керамзиттің адсорбциялық қаситтері тәжірибелік зерттеулермен сипатталады.
Зерттелетін материалдардың позитивті адсорбциялық активтілігіне қорытынды
жасалды.
Заманауи әдістемелік және аппараттық деңгейде Карелияның шунгитті
тұқымдасы негізінде судағы үлгілердің сілтілендіруін заманауи әдістемелік
және аппараттық деңгейде терең зерттеулер жүргізілді, зерттеулер нәтижесі
бойынша осындай тұқымдастарды су дайындауда қолданудың шектеулері бар
екені анықталды. Осы шектеулерді су дайындау мен су тазарту
технологияларында ескеру керек [42].
Шунгитті өнімдердің сапасын арттыруда минерал құрамында болатын
жұқадисперсті құрамдастарды жоятын байыту операцияларын қолдану керек [43].
Шунгитті тұқымдастарды байытудың комбинацияланған технлогиясы ұсынылды,
технология бойынша операцияға аэроклассификация және қышқылдық сілтілендіру
кіреді, олар жоғары сападағы дисперсті шунгиттердің концентраттарын алуға
және өнімнің жекелей түрі бойынша номенклатурасы мен өнімділігін өзгеруге
ықпал етеді. Коксуск шунгитті тұқымдастарының экологиялық потенциалына
ақпарат берілді: шунгит радиактивті емес, улы қоспалар құрамында жоқ,
ішетін су мен ағынды суд, топырақты тазартуды, төмен радиоактивті
қалдықтарды экрандауда, медицинада қолдануға тиімді [44].
Шунгитті минералды толтырғыштың политетраметилглюколь негізінде
полиуретанды композициясының эксплуатациялық және технологиялық қаситтеріне
әсерін зерттеу[45]. Шунгиттің құрамы мен құрылымы полифункионалды
модификатор ретінде, бір уақыттатолтырғышты арттыратын пластификатор
функциясын атқарады.
Органикалық материалдардың фторефрактивті қабілетіне биоқұрылымдаудың
(ДНК негізінде), наноқұрылымдаудың (фуллерендер, шунгиттер, графендер,
квантты нүктелер, көміртекті нанотүтікшелер) әсері қарастырылды [46].
ИҚ-спектроскопия және электронды микроскопия әдістері арқылы Бакырчик
және Карельск кен орындарының физика-химиялық сипаттамалары зерттелді [47].
ИҚ спектроскопия нәтижелері бойынша, концентраттарда метил тобы кіретін
полициклді көмірсутектермен бірге, оттекқұрамды карбоксильді топтар бар.
Электронды микроскоп арқылы бастапқы және флотационды үлгілерді
зерттегенде, флотация арқылы дамыған құрылымдар және үлкен меншікті бетті,
кеуектерді алуға болады.
Тұрмыстық ағынды сулардың қалдықтарынан тыңайтқыш алудың технологиясын
жасауда Қазақстандық кен орындарының шунгитті шикізаттарының қасиеттері
зерттелді [48].
Керамикалық құрылыс материалдары мен көрнекті бағыттарда қолдану
мақсатында органоминералдық наномодификаторлардың құрамдарын
оптимизациялаудың нәтижелері көрсетілді, олар сулы ортада органикалық
тұрақтандырғыштар: суперпластификатор С-3 және поливинил спирті қатысында
жұқа бөлшектелген шунгитті ультрадыбыс арқылы диспергирлеу жолымен
жоғарыконцентрлі суспензия түрінде алынады [49]. Органоминералдық
наномодификаторлардың керамикалық тастардың құрамына, құрылымы мен
беріктілігіне әсер ету анализі келтірілген.
Жұмыста шунгиттің пайда болуына, құрылымына әдеби мәліметтермен
анализденді, хром массспектрометрімен, ИҚ-фурье әдістерімен зерттеу
нәтижелері келтірілен. Шунгиттің электрофизикалық қасиеттері,
электрмагнитті сәулелерді экрандау қабілеті, белсенді су тазалауда,
гематологиялық, иммундық динамикаға, жануар ағзасының көрсеткіштеріне
әсерлері зерттелді [50].
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ
Жұмыста қолданылатын шунгитті тұқымдас Қазақстан Республикасының, Шығыс
–Қазақстан облысының Бакырчик (алтынқұрамды тұқымдасты шығару) кен
орнының табиғи шунгиті (С= 10-20%) пайдаланылды. Шунгитті сорбент табиғи
үлгіні флотациялық және қышқылдық-сілтілік байыту нәтижесінде алынды [51].
Көміртектің байытудан кейінгі құрамы 60-80 % (мас.). Түйіршіктеуді алынған
өнімді сумен ылғалдап, шнек арқылы қысу арқылы жүргіздік.
2.1 Иониттердің физика-химиялық қасиеттерін зерттеу әдістері
Потенциометрлік титрлеу әдісі арқылы сорбенттердің қышқылдық-негіздік
сипатамаларын зерттеу [52].
Иондардың потенциометрлік тітрлеуін жеке өлшеуіш (навеска) әдісі арқылы
жүргіздік. Ол үшін ОН немесе Н пішіндегі 0.1 г сорбентке (құрғақ затқа
есептегенде) 50 мл 0.1 н HCI немесе КОН ерітіндісін құйдық. Иондық күшті
0.1 н КCI (m=1) есептелген ерітіндісін қоса отырып жасадық. Сулы
ерітінділерді тепе-теңдікке (7-10 күн) келтіргеннен кейін, рН көрсеткішін
шыны және хлоркүміс электродымен жабдықталған ЭВ-74" иономер көмегімен
өлшедік. Өлшеу нәтижелері бойынша, рН координатасы мен титрант мөлшері (мл)
бойынша потенциометрлік титрлеу қисығын тұрғыздық. Сорбенттердегің құрамы
мен функционалдық тбы туралы қисықтағы иілістерден анықтадық.
0.1 н тұз қышқылы ерітіндісі мен калий гидроксиді (СОЕHCl , KOH)
бойынша статистикалық алмасу сыйымдылығын анықтау [53].
0.1 н HCI ерітіндісімен СОЕ және иониттердің физика-химиялық қасиеттері
10898.1-74, 10898.5-74 ГОСТ-ы бойынша анықтадық.
0.0002 г дәлдікпен өлшенген 1 г құрғақ затқа есептелген ОН-формадағы
анионит навескасына 100 мл 0.1 н тұз қышқылын (калий гидроксидін) 250 мл
көлемдегі тегіс табанды құтыға құйып, қақпағымен нығыздап жаптық. Тепе-
теңдік (24 сағат) орнағаннан кейін, 25 мл фильтратқа үш тамшы аралас
индикатор қосып, 0.1 н калий гидроксиді (0.1 н тұз қышқылы) ерітіндісімен
көк түстен жасыл түскен айналғанша титрледік. Полимер фазасындағы
функционалдық топтардың концентрациясын, иониттің сәйкес СОЕ (мг-эквг)
формула бойынша есептедік:
COE = (100-4V)10(g
мұнда, V –титрлеуге кеткен 0.1 н NaOH (HCl) ерітіндісінің көлемі, (мл)
g- аниониттің өлшенген салмағы, ( г).
2.2.Табиғи және модификацияланған сорбенттердің құрылымын зерттеу
әдістері
Сорбенттер құрылымының рентгенографиялық зерттеуін рентген
дифрактометрі ДРОН-3 (Fe- немесе СuКα- сәулелендіру) мен электронды
–есептеуіш ПР-14 М құралы арқылы жүргіздік. Үлгілерді ұнтақ түріне дейін
үйкеп, шыны табаншасына жақтық. Рентгенограмманың тіркеуін 3-тен 30о
диапазон ( аралығында үзбей сканирлеу арқылы диаграммалық жолақшаға қисық
шашыратуды жаза отырып жасадық.
ИК-спектрі
Үлгілердің ИҚ-спектрін Фурье-түрленуі мен UR-20 бар NIKOLET – 5700
спектрофотометрінде, KBr таблетка көмегімен 400 - 4000 см-1 облысында
тіркедік. Қатты үлгілердің спектрін ұнтақтәрізді үлгілерден (0.5-1.0 мг),
таблеткаға престеп, оптикалық таза КВr - мен (200-250 мг) түсірдік. Сұйық
заттар үлгілерінің ИҚ-спектрлерін KRS пластинкалар арасында жаздық.
2.3 Табиғи және модификацияланған сорбенттердің сорбциялық қасиеттерін
зерттеу
Күміс иондарын сорбциялау. х.ч маркалы 0.1 н күміс нитраты
ерітіндісінен күміс иондарының сорбциясын статикалық жағдайларда, бөлме
температурасына жүргіздік. Сорбент навескасын (0.5 г) 50 мл зерттелетін
ерітіндіге (CAg=6·10-5 М) енгіздік және бірнеше уақыттан кейін үлгіні
алдық. Металл иондарының шығу дәрежесін сорбентпен байланысқаннан кейін
ерітіндідегі ион санының төмендеуі арқылы анықтадық. Қажетті рН көрсеткішін
HNO3 және NH4ОН ерітінділері арқылы жасап, ЭВ-74 рН метрі арқылы реттеп
отырдық. Металл иондарының санын сорбцияға дейінгі және сорбциядан кейінгі
ерітінділердің концентрациясын атомды абсорбциондық әдіс арқылы ААS-1,
фирма "Карл Цейс Йена" спектрометрі арқылы есептедік.
Күміс иондарының элюирлеуін 0.25 г сорбентті 1 М HNO3 –гі 50 мл 4 %
тиомочевина ерітіндісінде бөлме температурасында жүргіздік. Бірнеше уақыт
аралығынан кейін металл иондарының элюаттағы құрамын анықтадық. Шығару
дәрежесі (R, %) мен сорбциялық сыйымдылықты (СЕ, мгг) келесі формулалар
бойынша есептедік:
(С0 – С1) (100 %
R = ––––––––––––––––, (1)
С0
(С0 – С1) (V
СЕ = –––––––––––––– , (2)
m
мұнда, С0 – ерітіндідегі металл иондарының бастапқы концентрациясы,
(мгмл); С1 - ерітіндідегі металл иондарының тепе-теңдік концентрациясы,
(мгмл);V – ерітінді көлемі, (мл); m –сорбент навескасы, (г).
3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ТАЛДАУЛАР
Шунгиттер – ерекше табиғи түзілім, шунгитті тұқымдастардың қалыңдығы
ретінде (Карелия және Қазақстан) және нығыздалған механикалық қоспа,
негізгі компоненті ретінде кристалдық емес көміртектің жұқа дисперсті фаза
және тұтас композициялық жүйені құрайтын кремний диоксиді жатады.
Тұқымдастың минералды құраушысы, тек кремний диоксиді, алюмоселикаттар және
хлориттерден басқа, аз мөлшерде құрамында байланысқан немесе жекеленген
көміртекті облыстарның көміртек матрицасы болады. Шунгитті тұқымдастардың
көміртекті заттарын көптеген зерттеушілер металдардың сорбенті ретінде
қарастырады. Су тазалау тәжірибесінде қымбат және тапшы активті және
тотыққан көмірлер қолданады. Бірақ, олар жууға қатысты төмен беріктілікке
ие, термиялық регенерацияда жоғалтулары болады, бағасы қымбат. Соңғы
уақытта шунгитті тұқымдастың сорбциялық қасиеттеріне зерттеулер
жүргізілуде, олар комплексті сорбенттер ретінде қызығушылық тудырады, олар
көміртекті және силикатты материалдар қабілетіне ие. Басқа көміртекті
материалдармен салыстырғанда, олар механикалық беріктілікпен, термиялық
және химиялық тұрақтылықпен, қолжетімділігімен ерекшеленеді.
Өндірістің түрлі салаларына сорбциялық технологияны ендіру үшін қызмет
спектрі кең жұтқыштар өндірісін арттыру, сонымен қатар, жоғары таңдамалы
сорбенттер мен ион алмасушыларды жасау қажет етеді.
Жалпы жағдайда, сорбенттердің селективтілігі болуы мүмкін құрылымдық
(геометриялық) – кеуектердің өлшемдерін анықтау арқылы және химиялық
беттік реакциялар есебінен. Жасалған кеуекті құрылымды сорбенттерді
дайындау тек нақты селективтілікті жасауға ғана емес, сонымен қатар, жақсы
кинетикалық көрсеткіші бар жоғарыкөлемді сорбенттер дайындау. Бірақ жекелей
компоненттердің жоғары талғампаздығы тек мына жағдайларда жетеді,
сорбенттер табиғаты мен бет құрамында сорбция жүргенде жекелей заттарды
түрлі беріктілік беріп байланыстыратын химиялық реакция жүруі керек.
Түрлі сорбенттердің арасында маңызды рөлді көміртекті материалдарға
беруге болады, олардың химиялық тәжірибеде газды, буды, еріген заттарды
сіңіруіне қатысты жарты ғасырлық тарихы бар. Зерттеулер көрсеткендей [1-
10], көміртекті материалдар таңдамалы ионалмасушылар мен сорбенттердің
бағытталған синтезі үшін жақсы негіз. Негізгі талғампаздылықтың себебі
беттік комплекстердің пайда болуы. Олардың арасында соңғы уақытта шунгит
маңызды мәнге ие болып отыр. Оның маңызды факторы болып минералды
тұқымдастарды утилизациялау мүмкіндігі, біртексіздік және құрамының
тұрақсыздығы көміртекті және минералы бөлігінде де танылады. Көміртекті
заттардың саны бірнеше пайызға дейін өзгереді 25-30 %, кейбір жерде 60 %,
кремний диоксиді 70 % жетеді, алюминий оксидінің біршама мөлшері байқалуы
мүмкін (23 % дейін). Аз мөлшерде темір, титан және басқа да элементтер
болуы мүмкін. Ең көп бағалы болып орташа және жоғары көміртекті тұқымдастар
саналады, хемогенді типті минералды негізбен.
Көміртекті материалдардың химиялық беті адсорбент ретінде,
катализаторлар немесе каталитикалық активті заттарды тасмалдаушы ретінде
қолданғанда маңызды рөл ойнайды. Осындай беттердің сипаттамасы
гетероатомдармен анықталады, олар көмір құрылымында көміртек атомын
алмастыра алады немесе беттік топ түрінде болады. Шунгитқұрамды
тұқымдастардың қасиеттері және олардың ерекшеліктері тек физика-химиялық
сипаттамалармен ғана емес, сонымен бірге тұқымдастың өзінің құрылымымен
(көміртектің біртектілігі және тепе-теңдікте таралуы) және көміртекті
бөлшектердің дисперстілігімен анықталады. Белгілі (54( осы сипаттамалар
(көміртектің және минералды бөліктің құрылымдық жағдайы) кең шекте өзгеруі
мүмкін. Шунгитті тұқымдастың типі көміртектің құрамына байланысты емес,
бірақ, шунгит пен силикатты бөлік құрамының арасындағы байланыс байқалады.
Тұқымдаста кремнеземнің мөлшерінің азаюы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz